使用go语言的其他注意事项

2024-06-19 129

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简介： 【6月更文挑战第19天】本文汇总记录了在使用go语言时需要注意的一些技巧，比如数组，map，goroutine，defer等使用事项。

1 数组是值传递

在函数调用参数中，数组是值传递，无法通过修改数组类型的参数返回结果。

func main() {
    x := [3]int{1, 2, 3}

    func(arr [3]int) {
        arr[0] = 7
        fmt.Println(arr)
    }(x)

    fmt.Println(x)
}

必要时需要使用切片。

2 map遍历是顺序不固定

map是一种hash表实现，每次遍历的顺序都可能不一样。

func main() {
    m := map[string]string{
        "1": "1",
        "2": "2",
        "3": "3",
    }

    for k, v := range m {
        println(k, v)
    }
}

3 返回值被屏蔽

在局部作用域中，命名的返回值内同名的局部变量屏蔽：

func Foo() (err error) {
    if err := Bar(); err != nil {
        return
    }
    return
}

4 recover必须在defer函数中运行

recover捕获的是祖父级调用时的异常，直接调用时无效：

func main() {
    recover()
    panic(1)
}

直接defer调用也是无效：

func main() {
    defer recover()
    panic(1)
}

defer调用时多层嵌套依然无效：

func main() {
    defer func() {
        func() { recover() }()
    }()
    panic(1)
}

必须在defer函数中直接调用才有效：

func main() {
    defer func() {
        recover()
    }()
    panic(1)
}

5 main函数提前退出

后台Goroutine无法保证完成任务。

func main() {
    go println("hello")
}

通过Sleep来回避并发中的问题
休眠并不能保证输出完整的字符串：

func main() {
    go println("hello")
    time.Sleep(time.Second)
}

类似的还有通过插入调度语句：

func main() {
    go println("hello")
    runtime.Gosched()
}

6 独占CPU导致其它Goroutine饿死

Goroutine是协作式抢占调度，Goroutine本身不会主动放弃CPU：

func main() {
    runtime.GOMAXPROCS(1)

    go func() {
        for i := 0; i < 10; i++ {
            fmt.Println(i)
        }
    }()

    for {} // 占用CPU
}

解决的方法是在for循环加入runtime.Gosched()调度函数：

func main() {
    runtime.GOMAXPROCS(1)

    go func() {
        for i := 0; i < 10; i++ {
            fmt.Println(i)
        }
    }()

    for {
        runtime.Gosched()
    }
}

或者是通过阻塞的方式避免CPU占用：

func main() {
    runtime.GOMAXPROCS(1)

    go func() {
        for i := 0; i < 10; i++ {
            fmt.Println(i)
        }
        os.Exit(0)
    }()

    select{}
}

7 不同Goroutine之间不满足顺序一致性内存模型

因为在不同的Goroutine，main函数中无法保证能打印出hello, world:

var msg string
var done bool

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

func main() {
    go setup()
    for !done {
    }
    println(msg)
}

解决的办法是用显式同步：

var msg string
var done = make(chan bool)

func setup() {
    msg = "hello, world"
    done <- true
}

func main() {
    go setup()
    <-done
    println(msg)
}

msg的写入是在channel发送之前，所以能保证打印hello, world

8 闭包错误引用同一个变量

func main() {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        defer func() {
            println(i)
        }()
    }
}

改进的方法是在每轮迭代中生成一个局部变量：

func main() {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        i := i
        defer func() {
            println(i)
        }()
    }
}

或者是通过函数参数传入：

func main() {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        defer func(i int) {
            println(i)
        }(i)
    }
}

9 在循环内部执行defer语句

defer在函数退出时才能执行，在for执行defer会导致资源延迟释放：

func main() {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        f, err := os.Open("/path/to/file")
        if err != nil {
            log.Fatal(err)
        }
        defer f.Close()
    }
}

解决的方法可以在for中构造一个局部函数，在局部函数内部执行defer：

func main() {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        func() {
            f, err := os.Open("/path/to/file")
            if err != nil {
                log.Fatal(err)
            }
            defer f.Close()
        }()
    }
}

10 切片会导致整个底层数组被锁定

切片会导致整个底层数组被锁定，底层数组无法释放内存。如果底层数组较大会对内存产生很大的压力。

func main() {
    headerMap := make(map[string][]byte)

    for i := 0; i < 5; i++ {
        name := "/path/to/file"
        data, err := ioutil.ReadFile(name)
        if err != nil {
            log.Fatal(err)
        }
        headerMap[name] = data[:1]
    }

    // do some thing
}

解决的方法是将结果克隆一份，这样可以释放底层的数组：

func main() {
    headerMap := make(map[string][]byte)

    for i := 0; i < 5; i++ {
        name := "/path/to/file"
        data, err := ioutil.ReadFile(name)
        if err != nil {
            log.Fatal(err)
        }
        headerMap[name] = append([]byte{}, data[:1]...)
    }

    // do some thing
}

11 空指针和空接口不等价

比如返回了一个错误指针，但是并不是空的error接口：

func returnsError() error {
    var p *MyError = nil
    if bad() {
        p = ErrBad
    }
    return p // Will always return a non-nil error.
}

同时注意nil被嵌套到空接口时，不等于空接口。

12 内存地址会变化

Go语言中对象的地址可能发生变化，因此指针不能从其它非指针类型的值生成：

func main() {
    var x int = 42
    var p uintptr = uintptr(unsafe.Pointer(&x))

    runtime.GC()
    var px *int = (*int)(unsafe.Pointer(p))
    println(*px)
}

当内存发送变化的时候，相关的指针会同步更新，但是非指针类型的uintptr不会做同步更新。

同理CGO中也不能保存Go对象地址。

13 Goroutine泄露

Go语言是带内存自动回收的特性，因此内存一般不会泄漏。但是Goroutine存在泄漏，同时泄漏的Goroutine引用的内存同样无法被回收。

func main() {
    ch := func() <-chan int {
        ch := make(chan int)
        go func() {
            for i := 0; ; i++ {
                ch <- i
            }
        } ()
        return ch
    }()

    for v := range ch {
        fmt.Println(v)
        if v == 5 {
            break
        }
    }
}

上面的程序中后台Goroutine向管道输入自然数序列，main函数中输出序列。
但是当break跳出for循环的时候，后台Goroutine就处于无法被回收的状态了。

我们可以通过context包来避免这个问题：

func main() {
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())

    ch := func(ctx context.Context) <-chan int {
        ch := make(chan int)
        go func() {
            for i := 0; ; i++ {
                select {
                case <- ctx.Done():
                    return
                case ch <- i:
                }
            }
        } ()
        return ch
    }(ctx)

    for v := range ch {
        fmt.Println(v)
        if v == 5 {
            cancel()
            break
        }
    }
}

当main函数在break跳出循环时，通过调用cancel()来通知后台Goroutine退出，这样就避免了Goroutine的泄漏。

14 小结

其他事项如下：

Go数组在函数中按值传递，无法直接修改并返回结果，需用切片。
Map遍历顺序不确定，因由哈希表实现。
命名的返回值会屏蔽同名局部变量。
recover必须在defer函数中调用来捕获异常。
main函数提前退出可能导致后台Goroutine未完成任务，可使用Sleep或Gosched规避，但不保证完全解决。
独占CPU的Goroutine可能导致其他Goroutine无法执行，需加入Gosched或阻塞。
不同Goroutine间内存模型不保证顺序一致性，需显式同步（如用channel）。
闭包错误引用可能导致所有defer打印同一变量，需创建局部变量或传入函数参数。
循环内的defer可能导致资源延迟释放，可使用局部函数封装。
切片会锁定底层数组，需复制数据以释放内存。
空指针与空接口不等价，错误处理要注意。
内存地址可能变化，非指针类型不能保证同步更新。
Goroutine泄露会阻止内存回收，使用context包管理以避免。