本文旨在解释并发 Go 程序中常见的非预期行为，特别是当多个 Goroutine 运行时，输出结果的顺序可能与预期不符的情况。我们将通过一个简单的示例代码，深入探讨 Goroutine 的调度机制，并提供一些建议，以避免类似问题，并确保并发程序的正确性。
在 Go 语言中，Goroutine 是一种轻量级的并发执行单元。开发者可以轻松地创建和管理大量的 Goroutine，从而实现高效的并发程序。然而，由于 Goroutine 的调度是由 Go 运行时环境控制的，因此在某些情况下，程序的执行结果可能会出乎意料。
Goroutine 调度机制
Go 运行时环境使用一种称为 "M:N" 调度的模型来管理 Goroutine。这意味着多个 Goroutine (N) 可以被调度到少量的操作系统线程 (M) 上执行。这种调度方式允许 Go 程序在单个操作系统线程上运行大量的 Goroutine，从而提高并发性能。
然而，由于 Goroutine 的调度是非确定性的，因此无法保证 Goroutine 的执行顺序。这意味着即使你启动了多个 Goroutine，它们也可能以任何顺序执行，并且每次运行的结果都可能不同。
示例代码分析
让我们看一个简单的示例代码，该代码启动了两个 Goroutine，每个 Goroutine 都会打印一系列数字：
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
go sheep(1)
go sheep(2)
time.Sleep(100000)
}
func sheep(i int) {
for {
fmt.Println(i, "sheeps")
i += 2
}
}这段代码的预期是两个 Goroutine 交替打印奇数和偶数，例如：1 sheeps, 2 sheeps, 3 sheeps, 4 sheeps...。然而，实际运行的结果可能并非如此。你可能会发现奇数或偶数先被连续打印，然后才轮到另一个 Goroutine。
这是因为 Go 运行时环境会根据自身的调度策略来决定哪个 Goroutine 应该运行。在单核 CPU 的情况下，一个 Goroutine 可能会一直运行，直到它主动让出 CPU 或者被强制切换。
解决非预期行为
为了解决这种非预期行为，可以尝试以下方法：
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设置 GOMAXPROCS： 通过设置 GOMAXPROCS 环境变量，可以控制 Go 程序使用的操作系统线程数量。如果将其设置为大于 1 的值，则 Go 运行时环境可以使用多个线程来执行 Goroutine，从而提高并发性能。
GOMAXPROCS=2 go run main.go
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使用 runtime.Gosched()： 在 Goroutine 中调用 runtime.Gosched() 函数可以主动让出 CPU，让其他 Goroutine 有机会运行。
package main import ( "fmt" "runtime" "time" ) func main() { go sheep(1) go sheep(2) time.Sleep(100000) } func sheep(i int) { for { fmt.Println(i, "sheeps") i += 2 runtime.Gosched() // 让出 CPU } } -
使用同步机制： 如果需要保证 Goroutine 的执行顺序，可以使用 sync.Mutex 或 channel 等同步机制。例如，可以使用 channel 来传递数据，从而确保 Goroutine 按照特定的顺序执行。
package main import ( "fmt" "time" ) func main() { oddChan := make(chan int) evenChan := make(chan int) go func() { for i := 1; ; i += 2 { oddChan <- i } }() go func() { for i := 2; ; i += 2 { evenChan <- i } }() for { select { case odd := <-oddChan: fmt.Println(odd, "sheeps (odd)") case even := <-evenChan: fmt.Println(even, "sheeps (even)") } } }
注意事项
- 不要假设 Goroutine 的执行顺序： 在编写并发 Go 程序时，不要假设 Goroutine 的执行顺序。应该使用同步机制来确保程序的正确性。
- 避免共享状态： 尽量避免在多个 Goroutine 之间共享状态。如果必须共享状态，应该使用互斥锁或其他同步机制来保护共享状态。
- 使用 channel 进行通信： 使用 channel 进行 Goroutine 之间的通信是一种安全且高效的方式。
总结
Goroutine 是 Go 语言中强大的并发工具，但需要理解其调度机制，并采取适当的措施来避免非预期行为。通过合理地使用 GOMAXPROCS、runtime.Gosched() 和同步机制，可以编写出高效且可靠的并发 Go 程序。在实际开发中，应根据具体需求选择合适的并发模式，并仔细测试程序的并发安全性。
