面试题：Go Channel性能优化之避免死锁与饥饿

避免死锁策略

确保发送和接收平衡：
- 在使用channel时，要保证发送和接收操作的数量匹配。如果一个channel只有发送操作而没有接收操作，或者只有接收操作而没有发送操作，就容易导致死锁。例如，在一个生产者 - 消费者模型中，生产者向channel发送数据，消费者从channel接收数据，两者的速率要合理匹配。
- 可以使用缓冲channel来缓解瞬间的不平衡。比如ch := make(chan int, 10)，这样在一定程度上可以容纳更多的数据，避免生产者因channel满而阻塞。
使用select语句：
- select语句可以监听多个channel的操作，当其中一个channel准备好时，就执行相应的分支。这在处理多个channel交互时非常有用。例如：
```
select {
case data := <-ch1:
    // 处理从ch1接收的数据
case ch2 <- data:
    // 向ch2发送数据
default:
    // 当没有任何channel准备好时执行
}
```
- default分支可以防止select语句永远阻塞，从而避免死锁。
正确的关闭channel：
- 发送方负责关闭channel，接收方通过ok值来判断channel是否关闭。例如：
```
data, ok := <-ch
if!ok {
    // channel已关闭，处理关闭逻辑
}
```
- 不要在接收方关闭channel，否则可能导致数据丢失或死锁。

避免饥饿策略

公平调度：
- 尽量使用公平的调度策略。例如，在处理多个channel的select语句中，避免让某些channel总是优先被选中。如果一个channel在select语句中的位置靠前，并且总是有数据准备好，那么其他channel可能会一直得不到执行机会，从而产生饥饿。
- 可以通过随机化select语句中channel的顺序来实现更公平的调度。
合理设置优先级：
- 如果确实需要对某些channel设置优先级，可以通过在接收数据后进行额外的处理来平衡。比如，给高优先级channel的数据加上标记，在处理时优先处理，但同时也要定期处理低优先级channel的数据。

死锁代码示例

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    ch := make(chan int)
    ch <- 1 // 向无缓冲channel发送数据，但没有接收操作
    fmt.Println(<-ch)
}

死锁原因

上述代码中，ch是一个无缓冲channel，向其发送数据时会阻塞，直到有接收操作。但这里没有任何接收操作就直接发送数据，所以会导致死锁。

修改方法

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    ch := make(chan int)
    go func() {
        ch <- 1
        close(ch)
    }()
    fmt.Println(<-ch)
}

这里通过启动一个新的goroutine来发送数据，并且在发送完成后关闭channel，主goroutine从channel接收数据，避免了死锁。

饥饿代码示例

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    ch1 := make(chan int)
    ch2 := make(chan int)

    go func() {
        for i := 0; i < 10000; i++ {
            ch1 <- i
        }
        close(ch1)
    }()

    for {
        select {
        case data := <-ch1:
            fmt.Println("Received from ch1:", data)
        case data := <-ch2:
            fmt.Println("Received from ch2:", data)
        }
    }
}

饥饿原因

ch1会不断地向channel发送数据，在select语句中，只要ch1有数据，就会优先执行ch1的接收分支，ch2几乎没有机会被选中，从而导致ch2产生饥饿。

修改方法

package main

import (
    "fmt"
    "math/rand"
    "time"
)

func main() {
    ch1 := make(chan int)
    ch2 := make(chan int)

    go func() {
        for i := 0; i < 10000; i++ {
            ch1 <- i
        }
        close(ch1)
    }()

    rand.Seed(time.Now().UnixNano())
    for {
        channels := []chan int{ch1, ch2}
        index := rand.Intn(len(channels))
        select {
        case data := <-channels[index]:
            fmt.Printf("Received from ch%d: %d\n", index+1, data)
        }
    }
}

这里通过随机化select语句中channel的选择顺序，使得ch1和ch2都有机会被选中，避免了ch2的饥饿。

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面试题：Go Channel性能优化之避免死锁与饥饿

知识考点

面试题答案

避免死锁策略

避免饥饿策略

死锁代码示例

死锁原因

修改方法

饥饿代码示例

饥饿原因

修改方法