面试题：Go布尔类型在并发编程中的特殊应用及问题处理

Question

在Go的并发编程场景下，有多个goroutine需要读写一个共享的布尔类型变量来控制程序流程（例如控制某个服务的启停）。请描述可能会出现的问题，并给出使用Go语言特性（如sync包中的工具）来解决这些问题的完整代码示例及详细解释。

Answer 1

可能出现的问题

在多个goroutine读写共享布尔变量时，会出现竞态条件（race condition）问题。因为多个goroutine可能同时访问和修改这个共享变量，导致最终结果不可预测。例如，一个goroutine在检查变量值后，另一个goroutine在其执行基于该值的操作前修改了这个值，从而引发逻辑错误。

解决方案及代码示例

可以使用sync.Mutex来解决这个问题。sync.Mutex提供了一种互斥机制，确保同一时间只有一个goroutine可以访问共享变量。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var (
    serviceRunning bool
    mu             sync.Mutex
)

func startService(wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    mu.Lock()
    if!serviceRunning {
        serviceRunning = true
        fmt.Println("Service started")
    } else {
        fmt.Println("Service is already running")
    }
    mu.Unlock()
}

func stopService(wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    mu.Lock()
    if serviceRunning {
        serviceRunning = false
        fmt.Println("Service stopped")
    } else {
        fmt.Println("Service is already stopped")
    }
    mu.Unlock()
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    serviceRunning = false

    // 模拟启动服务
    wg.Add(1)
    go startService(&wg)

    // 模拟停止服务
    wg.Add(1)
    go stopService(&wg)

    wg.Wait()
}

代码解释

1. 变量定义：

   • serviceRunning 是共享的布尔变量，用于表示服务的运行状态。
   • mu 是一个sync.Mutex实例，用于保护对serviceRunning的访问。

2. startService函数：

   • defer wg.Done() 确保goroutine结束时通知sync.WaitGroup。
   • mu.Lock() 锁定互斥锁，阻止其他goroutine同时访问共享变量。
   • 检查serviceRunning的值，如果为false，则启动服务并打印相应信息；如果为true，则打印服务已在运行的信息。
   • mu.Unlock() 解锁互斥锁，允许其他goroutine访问共享变量。

3. stopService函数：

   • 同样使用defer wg.Done() 通知sync.WaitGroup。
   • 锁定互斥锁mu，检查serviceRunning的值，如果为true，则停止服务并打印相应信息；如果为false，则打印服务已停止的信息。
   • 最后解锁互斥锁。

4. main函数：

   • 初始化sync.WaitGroup和serviceRunning变量。
   • 启动两个goroutine，分别调用startService和stopService函数，并通过sync.WaitGroup等待它们完成。

通过这种方式，使用sync.Mutex确保了在多个goroutine并发访问共享布尔变量时不会出现竞态条件。