Go 中的 Goroutine + Channel 真的能减少并发 Bug 吗?

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Go 中的 Goroutine + Channel 真的能减少并发 Bug 吗?

Go 目前正在通过新的并发原语(concurrency primitives)goroutine 和 channel 试图简化并发编程并减少报错。但是,实际情况怎么样呢?两位来自宾夕法尼亚州立大学和普渡大学的研究员 Yiying Zhang [1] 和 Linhai Song [2] 对 Go 中的 并发 bug 在真实场景的情况 [3] 进行了研究。(PDF 可以下载:https://songlh.github.io/paper/go-study.pdf)

共享内存与 channel 的对比

该研究首先分析了 Go 并发原语在用 Go 构建的大项目中的使用分布情况,包括共享内存类型(Mutex,RWMutex,atomic 和 condition 变量)和新的并发类型 channel:

Go 中的 Goroutine + Channel 真的能减少并发 Bug 吗?

共享内存通信仍然是最常见的用法

从上图来看,各种并发原语在各个项目中使用分布情况在时间的跨度上基本稳定,因此该研究的结论可能在接下来的几年中仍然有效。基于此,研究员们系统分析了以下流行 Go 项目中的并发 bug 以及它们的原因和修复方式:

Go 中的 Goroutine + Channel 真的能减少并发 Bug 吗?

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研究发现

这项研究发现,大多数开发人员认为 channel 不会像其他常用同步方法那样不可靠,但其实并不是这样:

结论2:与通常的看法相反,消息传递比共享内存可能导致更多的阻塞 bug 。希望大家注意消息传递带来的潜在危险,我们也会进一步研究该领域中的错误检测机制。

尽管如此,该研究也表明 channel 的前景很好:

发现9:共享内存同步仍然是主要的非阻塞性 bug 的修复方法,但是 channel 不仅被广泛地用于修复与 channel 相关的 bug,而且还用于修复共享内存的 bug。

这项研究清楚地表明,新的原语不会减少并发环境中的 bug。但是,如果更好地了解 channel 和 goroutines,可以避免大多数这类问题:

发现6:我们研究中的大多数阻塞 bug(传统的共享内存 bug 和消息传递 bug)都可以通过简单的解决方案来解决。

例如 Docker 中的这个问题:

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data-race

运行 go vet 命令可以避免上面这种错误。

对Go生态系统的贡献

在研究期间,研究员们还发现有可能开发出更好的静态代码检查器:

结论3: 由于 Go 中的阻塞 bug 的原因与其修复方法密切相关,并且修复方法不复杂,开发出全自动或半自动化的工具来修复 Go 的阻塞 bug 是很有希望的。

根据 Go 社区多年来的经验,运行时的检测工具也可以得到改进:

结论4:仅仅用死锁检测器在运行时检测 Go 阻塞 bug 不是很有效。未来的研究应侧重于构建新颖的阻塞 bug 检测技术,例如,结合使用静态和动态阻塞模式的检测。

基于以上这些发现,项目负责人 Ziheng Liu 带领研究员们开始研究新的代码分析器。以 SSA [4] 软件包为基础,该新式代码分析器通过在 GraphQL  Go 项目中发现了 bug [5] 证明了它的有效性。这个新式代码分析器预计于2020年1月发布。

有关该研究的更多信息,请访问该研究文献 Github [6] 地址。

via: https://medium.com/a-journey-with-go/go-concurrency-bugs-in-go-7d3677a1f2a2

作者: Vincent Blanchon [7] 译者: zhiyu-tracy-yang [8] 校对: zhoudingding [9]

本文由 GCTT [10] 原创编译, Go 中文网 [11] 荣誉推出

参考资料

[1]

Yiying Zhang: https://www.linkedin.com/in/yiyingzhang

[2]

Linhai Song: https://songlh.github.io/

[3]

并发 bug 在真实场景的情况: https://songlh.github.io/paper/go-study.pdf

[4]

SSA: https://godoc.org/golang.org/x/tools/go/ssa

[5]

bug: https://github.com/graphql-go/graphql/pull/434

[6]

Github: https://songlh.github.io/paper/go-study.pdf

[7]

Vincent Blanchon: https://medium.com/@blanchon.vincent

[8]

zhiyu-tracy-yang: https://github.com/zhiyu-tracy-yang

[9]

zhoudingding: https://github.com/dingdingzhou

[10]

GCTT: https://github.com/studygolang/GCTT

[11]

Go 中文网: https://studygolang.com/

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