面试题：Go协程并发中的资源竞争问题

Question

假设你有一个Go程序，多个Go协程同时访问和修改同一个共享变量。请描述可能出现的资源竞争问题，如何使用Go语言提供的工具（如sync包）来检测和解决这些问题？给出具体的代码示例说明。

Answer 1

资源竞争问题描述

当多个Go协程同时访问和修改同一个共享变量时，可能会出现资源竞争问题。这是因为Go协程是并发执行的，多个协程对共享变量的读写操作可能会相互干扰，导致程序出现不可预测的结果。例如，一个协程正在读取共享变量的值，同时另一个协程对其进行修改，这可能会导致读取到的值不准确。

使用Go语言工具检测资源竞争问题

Go语言提供了内置的竞态检测器（race detector），可以通过在编译和运行程序时添加 -race 标志来启用。例如：

go run -race main.go

或者编译时：

go build -race -o myprogram main.go
./myprogram

使用Go语言工具解决资源竞争问题

可以使用 sync 包中的工具来解决资源竞争问题。常用的有 sync.Mutex（互斥锁），它可以保证在同一时间只有一个协程能够访问共享变量。

代码示例

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var (
    counter int
    mu      sync.Mutex
)

func increment(wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    mu.Lock()
    counter++
    mu.Unlock()
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    numRoutines := 1000

    for i := 0; i < numRoutines; i++ {
        wg.Add(1)
        go increment(&wg)
    }

    wg.Wait()
    fmt.Println("Final counter value:", counter)
}

在上述代码中：

1. 定义了一个共享变量 counter 和一个互斥锁 mu。
2. increment 函数在修改 counter 之前先获取互斥锁 mu，修改完成后释放锁，这样就保证了同一时间只有一个协程能修改 counter。
3. 在 main 函数中，启动1000个协程并发调用 increment 函数，最后等待所有协程完成并打印 counter 的最终值。通过这种方式，避免了资源竞争问题。