面试题：Go日志包在并发场景下的高效应用

Question

在高并发的Go程序中，日志包可能会成为性能瓶颈。请阐述如何优化日志包在并发场景下的使用，例如怎样避免日志写入的竞争条件，以及如何实现高效的异步日志记录。可以结合`sync`包或`channel`来进行说明。

Answer 1

避免日志写入竞争条件

1. 使用sync.Mutex：
   • 在写日志函数中使用sync.Mutex来保护日志写入操作。例如：

   package main
   
   import (
       "fmt"
       "sync"
   )
   
   var (
       mu    sync.Mutex
       logFile = "app.log"
   )
   
   func writeLog(message string) {
       mu.Lock()
       defer mu.Unlock()
       // 实际的日志写入文件操作，这里简单打印代替
       fmt.Println(message)
   }
   

   • 当多个goroutine调用writeLog函数时，sync.Mutex会保证同一时间只有一个goroutine能够执行日志写入操作，从而避免竞争条件。
2. 使用sync.RWMutex（适用于读多写少场景）：
   • 如果存在大量的日志读取操作（例如查看日志）和少量的写入操作，可以使用sync.RWMutex。写操作时使用Lock，读操作时使用RLock。

   package main
   
   import (
       "fmt"
       "sync"
   )
   
   var (
       rwmu    sync.RWMutex
       logContent string
   )
   
   func writeLog(message string) {
       rwmu.Lock()
       defer rwmu.Unlock()
       logContent += message + "\n"
   }
   
   func readLog() string {
       rwmu.RLock()
       defer rwmu.RUnlock()
       return logContent
   }
   

实现高效的异步日志记录

1. 使用channel：
   • 创建一个日志消息的channel，并启动一个专门的goroutine来处理日志写入。

   package main
   
   import (
       "fmt"
   )
   
   func main() {
       logChan := make(chan string)
   
       go func() {
           for message := range logChan {
               // 实际的日志写入文件操作，这里简单打印代替
               fmt.Println(message)
           }
       }()
   
       // 模拟多个goroutine写日志
       for i := 0; i < 10; i++ {
           go func(num int) {
               logChan <- fmt.Sprintf("Log message from goroutine %d", num)
           }(i)
       }
   
       // 等待所有日志写入完成后关闭channel
       select {}
   }
   

   • 这样，各个goroutine只需要将日志消息发送到channel，而日志写入操作由专门的goroutine异步处理，提高了并发性能。
2. 结合sync.WaitGroup：
   • 当需要确保所有日志消息都被处理完程序才退出时，可以结合sync.WaitGroup。

   package main
   
   import (
       "fmt"
       "sync"
   )
   
   func main() {
       logChan := make(chan string)
       var wg sync.WaitGroup
   
       go func() {
           defer close(logChan)
           for message := range logChan {
               // 实际的日志写入文件操作，这里简单打印代替
               fmt.Println(message)
               wg.Done()
           }
       }()
   
       // 模拟多个goroutine写日志
       for i := 0; i < 10; i++ {
           wg.Add(1)
           go func(num int) {
               logChan <- fmt.Sprintf("Log message from goroutine %d", num)
           }(i)
       }
   
       wg.Wait()
   }
   

   • sync.WaitGroup确保所有日志消息都被处理完毕，程序才会正常退出。