go语言踩坑：data race导致的输出结果与预期结果不一致

原创已于 2023-01-12 10:08:26 修改 · 756 阅读

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#golang #json #java

于 2023-01-11 18:06:05 首次发布

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一、第一个例子

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
	"time"
)

type person struct {
	Name string `json:"Name,omitempty"`
	Age  int    `json:"Age,omitempty"`
}

type testStruct struct {
	student *person
}

func (ts *testStruct) testCronFunc() {
	for {
		fmt.Println(ts.student)
		time.Sleep(1 * time.Second)
	}
}

func main() {
	tempStruct := &testStruct{
		student: &person{
			Name: "xiaobai",
			Age:  90,
		},
	}
	go tempStruct.testCronFunc()
	time.Sleep(5 * time.Second)
	tempStruct.student = &person{
		Name: "xiaoming",
		Age:  18,
	}
	for {
	}
	
}

运行结果：

&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}

预期应该在第五秒开始输出&{xiaoming 18}

但是输出内容一直没有发生改变，很奇怪的问题，debug也没结论

二、第二个例子

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
	"time"
)

type person struct {
	Name string `json:"Name,omitempty"`
	Age  int    `json:"Age,omitempty"`
}

type testStruct struct {
	student *person
}

func (ts *testStruct) testCronFunc() {
	for {
		fmt.Println(ts.student)
		time.Sleep(1 * time.Second)
	}
}

func main() {
	tempStruct := &testStruct{
		student: &person{
			Name: "xiaobai",
			Age:  90,
		},
	}
	go tempStruct.testCronFunc()
	time.Sleep(5 * time.Second)
	tempStruct.student = &person{
		Name: "xiaoming",
		Age:  18,
	}
  fmt.Println("sleep is over")
	for {
	}
	
}

输出：

&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaoming 18}
&{xiaoming 18}
&{xiaoming 18}
&{xiaoming 18}
&{xiaoming 18}
&{xiaoming 18}
&{xiaoming 18}
&{xiaoming 18}
&{xiaoming 18}

与例子1比，仅仅加了一句print而已，输出结果就正常了，符合预期了，很奇怪，按理说print不会对结构体造成影响才对

三、分析

查看其汇编代码：

第一个例子：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-vMBlNuAx-1673431384066)(/Users/lei/Library/Application Support/typora-user-images/image-20230111165615487.png)]

第二个例子：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-kvLoVcf9-1673431384066)(/Users/lei/Library/Application Support/typora-user-images/image-20230111165453588.png)]

从上面不难发现，第一个例子中，

tempStruct.student = &person{
		Name: "xiaoming",
		Age:  18,
}

这行代码生成的汇编代码，仅仅创建了一个对象，没有将该对象move给tempStruct.student，也没有对new出来的object赋值；

第二个例子中生成的汇编代码，不仅创造了对象（0x00c0），而且还对其进行了赋值操作(0x00d4, 0x00d7)，最后把该新object赋给了tempStruct.student（0x00ed），完全是按照我们go代码的逻辑来生成的！

至于为什么出现这种情况，因为代码里有两个线程，并发对tempStruct.student进行读写操作，且没加锁，因此造成了data race的问题，导致最终由编译器生成的代码逻辑是不确定的，因此需要对并发读写的数据段进行加锁；

三、第三个例子

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
	"time"
)

type person struct {
	Name string `json:"Name,omitempty"`
	Age  int    `json:"Age,omitempty"`
}

type testStruct struct {
	student *person
	lock    sync.Mutex
}

func (ts *testStruct) testCronFunc() {
	for {
		ts.lock.Lock()
		fmt.Println(ts.student)
		ts.lock.Unlock()
		time.Sleep(1 * time.Second)
	}
}

func main() {
	tempStruct := &testStruct{
		student: &person{
			Name: "xiaobai",
			Age:  90,
		},
	}
	go tempStruct.testCronFunc()
	time.Sleep(5 * time.Second)
	tempStruct.lock.Lock()
	tempStruct.student = &person{
		Name: "xiaoming",
		Age:  18,
	}
	tempStruct.lock.Unlock()
	for {
	}
}

输出：

&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaobai 90}
&{xiaoming 18}
&{xiaoming 18}
&{xiaoming 18}
&{xiaoming 18}
&{xiaoming 18}
&{xiaoming 18}
&{xiaoming 18}
&{xiaoming 18}
&{xiaoming 18}

可以看到，输出结果已经正常了，并且生成的汇编代码也正常了；

总结

如果有同学进行更多的实现，会发现

(1)即使不加fmt.print，改为加time.sleep;

(2)或者把for{}换成time.sleep，或者换成select{}

都会出现正常输出的情况，

为什么？？因为data race 导致的编译器行为异常，最终导致运行结果不可预测，就像这个问题一样，不知道为什么，且没有逻辑，没有规律，很难排查出问题所在；

参考：

https://stackoverflow.com/questions/75066407/go-the-print-result-is-not-the-same-when-i-just-add-a-print-statement
https://www.zhihu.com/question/434964023
https://go.dev/ref/mem#tmp_2
https://go.dev/doc/articles/race_detector
https://gopl-zh.codeyu.com/ch5/ch5-06.html
http://blog.luoyuanhang.com/2015/07/07/%E5%87%A0%E7%A7%8D%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E6%B1%87%E7%BC%96%E6%8C%87%E4%BB%A4%E8%AF%A6%E8%A7%A3/
https://developer.aliyun.com/article/889778