面试题：Go语言Goroutine死锁场景分析与解决

死锁场景描述

在Go语言中，一个常见的由于Goroutine通信导致死锁的场景是：两个Goroutine通过无缓冲通道相互发送和接收数据，且发送和接收操作都在对方之前执行，从而导致互相等待，形成死锁。例如：

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    ch := make(chan int)
    go func() {
        ch <- 1
        fmt.Println("Sent 1 to channel")
    }()
    value := <-ch
    fmt.Println("Received value:", value)
}

在这个例子中，主Goroutine试图从通道ch接收数据，而另一个Goroutine试图向通道ch发送数据。但是，由于主Goroutine先执行接收操作，而另一个Goroutine还未开始执行发送操作，主Goroutine就会一直阻塞等待，而另一个Goroutine由于主Goroutine没有接收，也无法发送数据，从而导致死锁。

代码分析手段

代码审查：仔细检查代码中所有涉及通道操作的地方，查看是否存在发送和接收操作的顺序不合理，或者是否存在没有对应的接收者的发送操作，或没有对应的发送者的接收操作。在上述例子中，通过代码审查可以发现主Goroutine和新启动的Goroutine之间通道操作顺序存在问题。
通道操作逻辑梳理：梳理通道的使用逻辑，明确每个通道的预期用途，即哪些Goroutine应该发送数据，哪些应该接收数据，以及发送和接收的时机。

调试手段

使用go run -race：Go语言提供了内置的竞态检测器。在运行程序时使用go run -race命令，它能够检测到大多数竞态条件和死锁情况。例如，对于上述代码，运行go run -race main.go会输出类似如下的死锁信息：

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

goroutine 1 [chan receive]:
main.main()
    /path/to/main.go:10 +0x110
created by main.main
    /path/to/main.go:7 +0x70

添加日志输出：在Goroutine的关键位置添加日志输出，例如在发送和接收操作前后打印一些信息，以了解程序执行的顺序。修改上述代码如下：

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    ch := make(chan int)
    go func() {
        fmt.Println("Before sending 1 to channel")
        ch <- 1
        fmt.Println("Sent 1 to channel")
    }()
    fmt.Println("Before receiving from channel")
    value := <-ch
    fmt.Println("Received value:", value)
}

通过观察日志输出，可以发现Before receiving from channel打印后程序卡住，从而推断出接收操作在发送操作之前执行，导致死锁。

解决方法

调整操作顺序：在上述例子中，可以先启动Goroutine，然后再进行接收操作，确保发送操作先执行。修改后的代码如下：

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    ch := make(chan int)
    go func() {
        ch <- 1
        fmt.Println("Sent 1 to channel")
    }()
    fmt.Println("Before receiving from channel")
    value := <-ch
    fmt.Println("Received value:", value)
}

使用带缓冲通道：可以将无缓冲通道改为带缓冲通道，这样发送操作不会立即阻塞，直到缓冲区满。例如：

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    ch := make(chan int, 1)
    ch <- 1
    fmt.Println("Sent 1 to channel")
    value := <-ch
    fmt.Println("Received value:", value)
}

这样即使接收操作稍后执行，发送操作也能正常完成。

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面试题：Go语言Goroutine死锁场景分析与解决

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