面试题：Go中Go race detector基本原理相关

Question

请简要阐述Go race detector的工作原理，以及在一个简单的并发程序示例（如两个goroutine同时读写一个共享变量）中，它是如何检测到竞态条件的。

Answer 1

Go race detector工作原理

1. 数据访问监控：Go运行时会在编译阶段对程序插桩，在所有对共享变量的读写操作前插入检测逻辑。对于每个共享变量的读写操作，race detector都会记录操作发生的goroutine ID、时间戳等信息。
2. Happens - Before关系跟踪：它基于Happens - Before关系模型。如果事件A在事件B之前发生（A Happens - Before B），那么A的结果对B可见。race detector通过跟踪这些关系来判断是否存在竞态。例如，通过同步原语（如互斥锁、通道操作等）建立的Happens - Before关系，race detector可以识别出合法的共享变量访问顺序。
3. 冲突检测：当一个goroutine对共享变量进行写操作，同时另一个goroutine在没有适当同步的情况下对该变量进行读或写操作时，race detector会检测到这种数据竞争情况。它会根据记录的操作信息，如不同goroutine对同一变量的操作时间戳和操作类型，判断是否存在竞态。

简单并发程序示例及检测过程

以下是一个简单的Go并发程序示例，包含两个goroutine同时读写一个共享变量：

package main

import (
    "fmt"
)

var sharedVar int

func main() {
    go func() {
        sharedVar = 1
    }()
    go func() {
        fmt.Println(sharedVar)
    }()
    select {}
}

1. 插桩后的操作：在编译阶段，对sharedVar的写操作sharedVar = 1和读操作fmt.Println(sharedVar)会被插桩，记录相关的goroutine ID和时间戳等信息。
2. 检测过程：两个goroutine并发执行，没有任何同步机制。当写操作和读操作几乎同时发生时，race detector发现这两个操作对sharedVar的访问没有通过同步原语建立Happens - Before关系，从而检测到竞态条件。运行该程序并启用race detector（如go run -race main.go），就会输出竞态相关的错误信息，提示在对sharedVar的读写操作中存在数据竞争。