golang中关于死锁的思考与学习
1、Golang中死锁的触发条件
1.1 书上关于死锁的四个必要条件的讲解
发生死锁时，线程永远不能完成，系统资源被阻碍使用，以致于阻止了其他作业开始执行。在讨论处理死锁问题的各种方法之前，我们首先深入讨论一下死锁特点。
必要条件：
如果在一个系统中以下四个条件同时成立，那么就能引起死锁：
- 互斥：至少有一个资源必须处于非共享模式，即一次只有一个线程可使用。如果另一线程申请该资源，那么申请线程应等到该资源释放为止。
- 占有并等待：—个线程应占有至少一个资源，并等待另一个资源，而该资源为其他线程所占有。
- 非抢占：资源不能被抢占，即资源只能被线程在完成任务后自愿释放。
- 循环等待：有一组等待线程 {P0，P1，…，Pn}，P0 等待的资源为 P1 占有，P1 等待的资源为 P2 占有，……，Pn-1 等待的资源为 Pn 占有，Pn 等待的资源为 P0 占有。
我们强调所有四个条件必须同时成立才会出现死锁。循环等待条件意味着占有并等待条件，这样四个条件并不完全独立。
图示例：
线程1、线程2都尝试获取对方未释放的资源，从而会一直阻塞，导致死锁发生。
1.2 Golang 死锁的触发条件
看完了书上关于死锁的介绍，感觉挺清晰的，但是实际上到了使用或者看代码时，自己去判断是否会发生死锁却是模模糊糊的，难以准确判断出来。所以特意去网上找了些资料学习，特此记录。
golang中死锁的触发条件：
死锁是当 Goroutine 被阻塞而无法解除阻塞时产生的一种状态。注意：for 死循环不能算在这里，虽然空for循环是实现了阻塞的效果，但是实际上goroutine是处于运行状态的。
1.3 golang 中阻塞的场景
1.3.1 sync.Mutex、sync.RWMutex
golang中的锁是不可重入锁，对已经上了锁的写锁，再次申请锁是会报死锁。上了读锁的锁，再次申请写锁会报死锁，而申请读锁不会报错。
写写冲突，读写冲突，读读不冲突。
func main() {
var lock sync.Mutex
lock.Lock()
lock.Lock()
}
//报死锁错误
func main() {
var lock sync.RWMutex
lock.RLock()
lock.Lock()
}
//报死锁错误
func main() {
var lock sync.RWMutex
lock.RLock()
lock.RLock()
}
//正常执行
1.3.2 sync.WaitGroup
一个不会减少的 WaitGroup 会永久阻塞。
func main() {
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(1)
wg.Wait()
//报死锁错误
}
1.3.3 空 select
空 select 会一直阻塞。
package main
func main() {
select {
}
}
//报死锁错误
1.3.4 channel
为 nil 的channel 发送、接受数据都会阻塞。
func main() {
var ch chan struct{}
ch <- struct{}{}
}
//报死锁错误
无缓冲的channel 发送、接受数据都会阻塞。
func main() {
ch := make(chan struct{})
<- ch
}
//报死锁错误
channel 缓冲区满了的，继续发送数据会阻塞。
2、死锁案例讲解
2.1 案例一：空 select{}
package main
func main() {
select {
}
}
以上面为例子，select 语句会 造成 当前 goroutine 阻塞，但是却无法解除阻塞，所以会导致死锁。
2.2 案例二：从无缓冲的channel接受、发送数据
func main() {
ch := make(chan struct{})
//ch <- struct{}{} //发送
<- ch //接受
fmt.Println("main over!")
}
发生原因：
上面创建了一个 名为：ch 的channel，没有缓冲空间。当向无缓存空间的channel 发送或者接受数据时，都会阻塞，但是却无法解除阻塞，所以会导致死锁。
解决方案：边接受边读取
package main
// 方式1
func recv(c chan int) {
ret := <-c
fmt.Println("接收成功", ret)
}
func main() {
ch := make(chan int)
go recv(ch) // 启用goroutine从通道接收值
ch <- 10
fmt.Println("发送成功")
}
// 方式2
func main() {
ch := make(chan int,1)
ch<-1
println(<-ch)
}
2.3 案例三：从空的channel中读取数据
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func request(index int,ch chan<- string) {
time.Sleep(time.Duration(index)*time.Second)
s := fmt.Sprintf("编号%d完成",index)
ch <- s
}
func main() {
ch := make(chan string, 10)
fmt.Println(ch,len(ch))
for i := 0; i < 4; i++ {
go request(i, ch)
}
for ret := range ch{ //当 ch 中没有数据的时候，for range ch 会发生阻塞，但是无法解除阻塞，发生死锁
fmt.Println(len(ch))
fmt.Println(ret)
}
}
发生原因：
当 ch 中没有数据的时候，就是从空的channel中接受数据，for range ch 会发生阻塞，但是无法解除阻塞，发生死锁。
解决办法：当数据发送完了过后，close channel
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
var wg sync.WaitGroup
func request(index int,ch chan<- string) {
time.Sleep(time.Duration(index)*time.Second)
s := fmt.Sprintf("编号%d完成",index)
ch <- s
wg.Done()
}
func main() {
ch := make(chan string, 10)
for i := 0; i < 4; i++ {
wg.Add(1)
go request(i, ch)
}
go func() {
wg.Wait()
close(ch)
}()
LOOP:
for {
select {
case i,ok := <-ch: // select会一直等待，直到某个case的通信操作完成时，就会执行case分支对应的语句
if !ok {
break LOOP
}
println(i)
default:
time.Sleep(time.Second)
fmt.Println("无数据")
}
}
}
2.4 案例四：给满了的channel发送数据
func main() {
ch := make(chan struct{}, 3)
for i := 0; i < 4; i++ {
ch <- struct{}{}
}
}
发生原因：
ch 是一个带缓冲的channel，但是只能缓冲三个struct，当channel满了过后，继续往channel发送数据会阻塞，但是无法解除阻塞，发生死锁。
解决办法：读取channel中的数据
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
var wg sync.WaitGroup
func main() {
ch := make(chan struct{}, 3)
go func() {
for {
select {
case i, ok := <- ch:
wg.Done()
fmt.Println(i)
if !ok {
return
}
}
}
}()
for i := 0; i < 4; i++ {
wg.Add(1)
ch <- struct{}{}
}
wg.Wait()
}
3、总结
最重要的是记住golang中死锁的触发条件：当 goroutine 发生阻塞，但是无法解除阻塞状态时，就会发生死锁。然后在使用或者阅读代码时，再根据具体情况进行分析。
channel异常情况总结：
注意：对已经关闭的channel再次关闭，也会发生panic。
以上就是我对死锁的思考，有不对的地方恳请指出，谢谢。