Go并发编程之goroutine使用正确方法 Go并发编程之goroutine使用正确方

1. 对创建的gorouting负载

1.1 不要创建一个你不知道何时退出的 goroutine
1.2 不要帮别人做选择
1.3 不要作为一个旁观者
1.4 不要创建不知道什么时候退出的 goroutine
1.5 不要创建都无法退出的 goroutine
1.6 确保创建出的goroutine工作已经完成

2. 总结

3. 参考

并发(concurrency)：指在同一时刻只能有一条指令执行，但多个进程指令被快速的轮换执行，使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果，但在微观上并不是同时执行的，只是把时间分成若干段，通过cpu时间片轮转使多个进程快速交替的执行。
【Go并发编程之goroutine使用正确方法】
1. 对创建的gorouting负载
1.1 不要创建一个你不知道何时退出的 goroutine
下面的代码有什么问题? 是不是在我们的程序种经常写类似的代码？

// Week03/blog/01/01.gopackage main import ( "log" "net/http" _ "net/http/pprof") // 初始化函数func setup() { // 这里面有一些初始化的操作} // 入口函数func main() { setup() // 主服务 server() // for debug pprof() select {}} // http api serverfunc server() { go func() {mux := http.NewServeMux()mux.HandleFunc("/ping", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {w.Write([]byte("pong"))}) // 主服务if err := http.ListenAndServe(":8080", mux); err != nil {log.Panicf("http server err: %+v", err)return} }()} // 辅助服务，用来debug性能测试func pprof() { // 辅助服务，监听了其他端口，这里是 pprof 服务，用于 debug go http.ListenAndServe(":8081", nil)}

以上代码有几个问题，是否想到过？

如果server 是在其他的包里面，如果没有特殊的说明，调用者是否知道这是一个异步调用？
main 函数种，最后使用select {} 使整个程序处于阻塞状态，也就是空转，会不会存在浪费？
如果线上出现事故，debug服务已经突出，你想要debug这时是否很茫然？
如果某一天服务突然重启，你却找不到事故日志，是否能想到起的这个8801端口的服务呢？

1.2 不要帮别人做选择
把是否并发的选择权交给你的调用者，而不是自己就直接悄悄的用上了 goroutine
下面做如下改变，将两个函数是否并发操作的选择权留给main函数

package main import ("log""net/http"_ "net/http/pprof") func setup(){// 初始化操作} func main(){setup()// for debuggo pprof()// 主服务，http apigo server()select{}} func server(){mux ：= http.NewServerMux()mux.HandleFunc("ping", func(w http.ResponseWriter, r * http.Request){w.Write([]byte("pong"))}// 主服务if err := http.ListerAndServer(":8080",mux); err != nil{log.panic("http server launch error: %v", err)return}} func pprof(){// 辅助服务监听其他端口，这里是pprof服务，拥有debughttp.ListerAndServer(":8081",nil)}

1.3 不要作为一个旁观者
一般情况下，不要让主进程称为一个无所事事的旁观者，明明可以干活，但是最后使用一个select在那儿空跑，而且这种看着也怪，在没有特殊场景下尽量不要使用这种阻塞的方式

package main import ( "log" "net/http" _ "net/http/pprof") func setup() { // 这里面有一些初始化的操作} func main() { setup() // for debug go pprof() // 主服务, http本来就是一个阻塞的服务 server()} func server() { mux := http.NewServeMux() mux.HandleFunc("/ping", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {w.Write([]byte("pong")) }) // 主服务 if err := http.ListenAndServe(":8080", mux); err != nil {log.Panicf("http server err: %+v", err)return }} func pprof() { // 辅助服务，监听了其他端口，这里是 pprof 服务，用于 debug http.ListenAndServe(":8081", nil)}

1.4 不要创建不知道什么时候退出的 goroutine
很多时候我们在创建一个协程（goroutine）后就放任不管了，如果程序永远运行下去，可能不会有什么问题，但实际情况并非如此，我们的产品需要迭代，需要修复bug，需要不停进行构建，发布，所以当程序退出后（主程序），运行的某些子程序并不会完全退出，比如这个 pprof, 他自身本来就是一个后台服务，但是当 main退出后，实际 pprof这个服务并不会退出，这样 pprof就会称为一个孤魂野鬼，称为一个 zombie, 导致goroutine泄漏。
所以再一次对程序进行修改，保证 goroutine能正常退出

package main import ( "context" "fmt" "log" "net/http" _ "net/http/pprof" "time") func setup() { // 这里面有一些初始化的操作} func main() { setup() // 用于监听服务退出, 这里使用了两个 goroutine，所以 cap 为2 done := make(chan error, 2) // 无缓冲的通道，用于控制服务退出，传入同一个 stop，做到只要有一个服务退出了那么另外一个服务也会随之退出 stop := make(chan struct{}, 0) // for debug go func() {//pprof 传递一个 channelfmt.Println("pprof start...")done <- pprof(stop)fmt.Printf("err1:%v\n", done) }() // 主服务 go func() {fmt.Println("app start...")done <- app(stop)fmt.Printf("err2:%v\n", done) }() // stopped 用于判断当前 stop 的状态 var stopped bool // 这里循环读取 done 这个 channel // 只要有一个退出了，我们就关闭 stop channel for i := 0; i < cap(done); i++ { // 对于有缓冲的chan, chan中无值会一直处于阻塞状态// 对于app 服务会一直阻塞状态，不会有数据写入到done 通道，只有在5s后，模拟的 pprof会有err写入chan,此时才会触发以下逻辑if err := <-done; err != nil {log.Printf("server exit err: %+v", err)} if !stopped {stopped = true// 通过关闭无缓冲的channel 来通知所有的读 stop相关的goroutine退出close(stop)} }} // http 服务func app(stop <-chan struct{}) error { mux := http.NewServeMux() mux.HandleFunc("/ping", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {w.Write([]byte("pong")) }) return server(mux, ":8080", stop)} func pprof(stop <-chan struct{}) error { // 注意这里主要是为了模拟服务意外退出，用于验证一个服务退出，其他服务同时退出的场景 // 因为这里没有返回err，所以done chan中无法接收到值，主程序中会一直阻塞住 go func() {server(http.DefaultServeMux, ":8081", stop) }() time.Sleep(5 * time.Second) // 模拟出错 return fmt.Errorf("mock pprof exit")} // 启动一个服务func server(handler http.Handler, addr string, stop <-chan struct{}) error { s := http.Server{Handler: handler,Addr:addr, } // 这个 goroutine 控制退出，因为 stop channel 只要close或者是写入数据，这里就会退出 go func() {// 无缓冲channel等待，写入或者关闭<-stoplog.Printf("server will exiting, addr: %s", addr)// 此时 httpApi 服务就会优雅的退出s.Shutdown(context.Background()) }() // 没有触发异常的话，会一直处于阻塞 return s.ListenAndServe()}

查看以下运行结果

D:\gopath\controlGoExit>go run demo.go
app start...
pprof start...
err1:0xc00004c720
2021/09/12 22:48:37 server exit err: mock pprof exit
2021/09/12 22:48:37 server will exiting, addr: :8080
2021/09/12 22:48:37 server will exiting, addr: :8081
err2:0xc00004c720
2021/09/12 22:48:37 server exit err: http: Server closed

虽然我们已经经过了三轮优化，但是这里还是有一些需要注意的地方:

虽然我们调用了 Shutdown 方法，但是我们其实并没有实现优雅退出
在 server 方法中我们并没有处理 panic的逻辑，这里需要处理么？如果需要那该如何处理呢？

1.5 不要创建都无法退出的 goroutine
永远无法退出的 goroutine, 即 goroutine 泄漏
下面是一个例子，可能在不知不觉中会用到

package main import ("log"_ "net/http/pprof""net/http") func setup() { // 这里面有一些初始化的操作 log.Print("服务启动初始化...")} func main() { setup() // for debug go pprof() // 主服务, http本来就是一个阻塞的服务 server()} func server() { mux := http.NewServeMux() mux.HandleFunc("/ping", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {w.Write([]byte("pong")) }) mux.HandleFunc("/leak", LeakHandle) // 主服务 if err := http.ListenAndServe(":8080", mux); err != nil {log.Panicf("http server err: %+v", err)return }} func pprof() { // 辅助服务，监听了其他端口，这里是 pprof 服务，用于 debug http.ListenAndServe(":8081", nil)} func LeakHandle(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { ch := make(chan bool, 0) go func() {fmt.Println("异步任务做一些操作")<-ch }() w.Write([]byte("will leak"))}

复用一下上面的 server 代码，我们经常会写出这种类似的代码

http 请求来了，我们启动一个 goroutine 去做一些耗时一点的工作
然后返回了
然后之前创建的那个 goroutine 阻塞了(对于一个无缓冲的chan,如果没有接收或关闭操作会永远阻塞下去)
然后就泄漏了

绝大部分的 goroutine 泄漏都是因为 goroutine 当中因为各种原因阻塞了，我们在外面也没有控制它退出的方式，所以就泄漏了
接下来我们验证一下是不是真的泄漏了
服务启动之后，访问debug访问网址，http://localhost:8081/debug/pprof/goroutine?debug=1.
当请求两次 http://127.0.0.1/leak后查看 goroutine数量，如图

文章图片

继续请求三次后，如图

文章图片

1.6 确保创建出的goroutine工作已经完成
这个其实就是优雅退出的问题，程序中可能启动了很多的 goroutine 去处理一些问题，但是服务退出的时候我们并没有考虑到就直接退出了。例如退出前日志没有 flush 到磁盘，我们的请求还没完全关闭，异步 worker 中还有 job 在执行等等。
看一个例子，假设现在有一个埋点服务，每次请求我们都会上报一些信息到埋点服务上

// Reporter 埋点服务上报type Reporter struct {} var reporter Reporter // 模拟耗时func (r Reporter) report(data string) { time.Sleep(time.Second) fmt.Printf("report: %s\n", data)} mux.HandleFunc("/ping", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {// 在请求中异步调用// 这里并没有满足一致性go reporter.report("ping pong")fmt.Println("ping")w.Write([]byte("pong"))})

在发送一次请后之后就直接退出了，异步上报的逻辑是没有执行的

$ go tun demo.goping^C signal:interrupt

有两种改法:

一种是给 reporter 加上 shutdown 方法，类似 http 的 shutdown，等待所有的异步上报完成之后，再退出
另外一种是我们直接使用一些 worker 来执行，在当然这个 worker 也要实现类似 shutdown 的方法。

一般推荐后一种，因为这样可以避免请求量比较大时，创建大量 goroutine，当然如果请求量比较小，不会很大，用第一种也是可以的。
第二种方法代码如下：

// 埋点上报package main import ( "context" "fmt" "log" "net/http" "sync") // Reporter 埋点服务上报type Reporter struct { workerint messages chan string wgsync.WaitGroup closedchan struct{} oncesync.Once} // NewReporter NewReporterfunc NewReporter(worker, buffer int) *Reporter { return &Reporter{worker:worker,messages: make(chan string, buffer),closed:make(chan struct{}), }} // 执行上报func (r *Reporter) Run(stop <-chan struct{}) { // 用于执行错误 go func() {// 没有错误时<-stopfmt.Println("stop...")r.shutdown() }() for i := 0; i < r.worker; i++ {r.wg.Add(1) go func() {defer r.wg.Done()for {select {case <-r.closed:returncase msg := <-r.messages:fmt.Printf("report: %s\n", msg)}}}() } r.wg.Wait() fmt.Println("report workers exit...")} // 这里不必关闭 messages// 因为 closed 关闭之后，发送端会直接丢弃数据不再发送// Run 方法中的消费者也会退出// Run 方法会随之退出func (r *Reporter) shutdown() { r.once.Do(func() { close(r.closed) })} // 模拟耗时func (r *Reporter) Report(data string) { // 这个是为了及早退出 // 并且为了避免我们消费者能力很强，发送者这边一直不阻塞，可能还会一直写数据 select { case <-r.closed:fmt.Printf("reporter is closed, data will be discarded: %s \n", data) default: } select { case <-r.closed:fmt.Printf("reporter is closed, data will be discarded: %s \n", data) case r.messages <- data: }} func setup3() { // 初始化一些操作 fmt.Println("程序启动...")} func main() { setup3() // 用于监听服务完成时退出 done := make(chan error, 3) // 实例化一个 reporter reporter := NewReporter(2, 100) // 用于控制服务退出，传入同一个 stop，做到只要有一个服务退出了那么另外一个服务也会随之退出 stop := make(chan struct{}, 0) // for debug go func() {done <- pprof3(stop) }() // http主服务 go func() {done <- app3(reporter, stop) }() // 上报服务，接收一个监控停止的 chan go func() {reporter.Run(stop)done <- nil }() // 这里循环读取 done 这个 channel // 只要有一个退出了，我们就关闭 stop channel for i := 0; i < cap(done); i++ { // 对于有缓冲的chan, chan中无值会一直处于阻塞状态// 对于app 服务会一直阻塞状态，不会有数据写入到done 通道，只有在5s后，模拟的 pprof会有err写入chan,此时才会触发以下逻辑if err := <-done; err != nil {log.Printf("server exit err: %+v", err)}// 通过关闭无缓冲的channel 来通知所有的读 stop相关的goroutine退出close(stop) }} func pprof3(stop <-chan struct{}) error { // 辅助服务，监听了其他端口，这里是 pprof 服务，用于 debug err := server3(http.DefaultServeMux, ":8081", stop) return err} func app3(report *Reporter, stop <-chan struct{}) error { mux := http.NewServeMux() mux.HandleFunc("/ping", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {// 在请求中异步调用// 这里并没有满足一致性go report.Report("ping pong")fmt.Println("ping") _, err := w.Write([]byte("pong"))if err != nil {log.Println("response err")} }) return server3(mux, ":8080", stop)} // 启动一个服务func server3(handler http.Handler, addr string, stop <-chan struct{}) error { s := http.Server{Handler: handler,Addr:addr, } // 这个 goroutine 控制退出，因为 stop channel 只要close 或者是写入数据，这里就会退出 go func() {// 无缓冲channel等待，写入或者关闭<-stoplog.Printf("server will exiting, addr: %s", addr)// 此时 httpApi 服务就会优雅的退出err := s.Shutdown(context.Background())if err != nil {log.Printf("server exiting occur error, %s", err.Error())} }() // 没有触发异常的化，会一直处于阻塞 return s.ListenAndServe()}

上面代码应该还有问题，等日后再做优化
第一种方法参考：reporter 添加shutdown方法

2. 总结在使用go语言初期，使用一个go关键字轻松开启一个异步协程，再加上chan很容易实现 生产者---》消费者 设计模型，但是在使用过程中往往忽略了程序退出时资源回收的问题，也很容易写成一个数据使用一个go来处理，虽然官方说明了创建一个goroutine的占用资源很小，但是再小的占用空间也敌不过一个死循环啊。所以在使用gorouine创建协程除了注意正确规定线程数以为，也要注意以下几点。

将是否异步调用的选择泉交给调用者，不然很有可能使用者不知道所调用的函数立使用了go
如果要启动一个goroutine, 要对他负责

不用启动一个无法控制他退出或者无法知道何时退出的goroutine
启动goroutine时加上 panic recovery机制，避免服务直接不可用，可以使用如下代码

// DeferRecover defer recover from panic.func DeferRecover(tag string, handlePanic func(error)) func() { return func() {if err := recover(); err != nil {log.Errorf("%s, recover from: %v\n%s\n", tag, err, debug.Stack())if handlePanic != nil {handlePanic(fmt.Errorf("%v", err))}} }} // WithRecover recover from panic.func WithRecover(tag string, f func(), handlePanic func(error)) { defer DeferRecover(tag, handlePanic)() f()} // Go is a wrapper of goroutine with recover.func Go(name string, f func(), handlePanic func(error)) { go WithRecover(fmt.Sprintf("goroutine %s", name), f, handlePanic)}

造成 goroutine 泄漏的主要原因就是 goroutine 中造成了阻塞，并且没有外部手段控制它退出

尽量避免在请求中直接启动 goroutine 来处理问题，而应该通过启动 worker 来进行消费，这样可以避免由于请求量过大，而导致大量创建 goroutine 从而导致 oom，当然如果请求量本身非常小，那当我没说

3. 参考 https://dave.cheney.net/practical-go/presentations/qcon-china.html
https://lailin.xyz/post/go-training-week3-goroutine.html#总结
https://www.ardanlabs.com/blog/2019/04/concurrency-trap-2-incomplete-work.html
https://www.ardanlabs.com/blog/2014/01/concurrency-goroutines-and-gomaxprocs.html
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