Golang Memery Model 内存模型

Question

在同一个 Goroutine 中，如果我们有下面的语句：

a = 1
b = 3

我们可以保证这几条赋值语句是按顺序执行的。但是，对于另一个 Goroutine 来说，它所观察到的顺序可能不是我们在代码里看到的顺序，比如，它可能先观察到 b = 3，然后 a = 1。至于原因可以了解一下 CPU 缓存一致性协议 MESI，以及有了MESI之后为什么还会有缓存一致性问题。

那这会造成什么问题呢？比如我们可以看一下下面这些有问题的代码：

var a, b int

func f() {
    a = 1
    b = 2
}
func main() {
    go f()
    print(a)
    print(b)
}

打印出来的 a 和 b 的值可能是赋值之后的，也可能是 0

再来看另一个有问题的代码：

var a string
var done bool

func setup() {
    a = "hello, world"
    done = true
}

func main() {
    go setup()
    for !done {}
    print(a)
}

我们创建了setup线程，用于对字符串a的初始化工作，初始化完成之后设置done标志为true。main函数所在的主线程中，通过for !done {}检测done变为true时，认为字符串初始化工作完成，然后进行字符串的打印工作。

但是Go语言并不保证在main函数中观测到的对done的写入操作发生在对字符串a的写入的操作之后，因此程序很可能打印一个空字符串。更糟糕的是，因为两个线程之间没有同步事件，setup线程对done的写入操作甚至无法被main线程看到（可能始终在CPU寄存器中），main函数有可能陷入死循环中。

因此，Go内存模型其实是一个概念，指定了某些条件，在这些条件下，可以保证在一个Goroutine中对一个共享变量的写入，可以被另一个Goroutine观察到。

什么是 Happens Before

就是字面意思，两个语句a = 1; b = 3只有三种情况：

1. a = 1 happens before b = 3
2. a = 1 happens after b = 3
3. a = 1 and b = 3 happen concurrently

如果对一个变量的赋值操作w要保证被另一个读取操作r观察到，运用 Happens before 概念，我们可以得出需要满足如下条件：

• w happens before r
• 任何其他对变量的赋值操作要么happens before w，要么happens after r

下面介绍一些在Go编程中可以确定是 happens before 的语句（不全，更详细的可以参考官方文档）

init()

如果在package a中导入了package b，那么package b的init() happens before package a的init()

channel

• 对一个channel的发送操作 happens before 接收操作完成
• 对一个channel进行close() happens before 接收到零值
• 对一个无缓冲channel的接收操作 happens before 发送操作完成（意思就是发送会阻塞，直到被接收）
• 带缓冲的channel也是一样，超出缓冲区的发送会阻塞

对于最开始的那几段有问题的代码，解决办法就是通过同步原语来给两个事件明确排序。可以用sync.Mutex()，也可以用``channel

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