go - big.Rat 中的数据竞赛

Question

为了准确性，我使用 math/big.Rat 来表示数字。Denom() 返回数字的分母，Cmp() 用于比较两个数字。它们似乎都是纯只读函数。但是当我在启用数据竞争的情况下运行我的代码时，我的整个假设都出错了。当这些函数与同一个 Rat 实例同时调用时，系统会抛出数据竞争场景。这些功能不是只读的吗？

我的测试用例

package main

import (
    "math/big"
    "sync"
)

func main() {
    x := big.NewRat(5, 1)
    wg := new(sync.WaitGroup)

    // just for testing
    for i := 0; i < 10; i++ {
        go func() {
            wg.Add(1)
            defer wg.Done()
            if i%2 == 0 {
                x.Cmp(x)
            } else {
                x.Denom()
            }
        }()
    }
    wg.Wait()
}

当我检查源代码时，每次调用 Denom() 函数时，它都会重置同一个对象中的值。这是源代码中的问题吗？或者我不应该同时使用 Rat Denom() 和 Cmp()。

Denom() 来源 Golang for ref .

// Denom returns the denominator of x; it is always > 0.
   400  // The result is a reference to x's denominator; it
   401  // may change if a new value is assigned to x, and vice versa.
   402  func (x *Rat) Denom() *Int {
   403      x.b.neg = false // the result is always >= 0
   404      if len(x.b.abs) == 0 {
   405          x.b.abs = x.b.abs.set(natOne) // materialize denominator
   406      }
   407      return &x.b
   408  }

我根据下面的讨论添加了更多要点，我承认我在将变量“i”用于预期目的时犯了一个错误(但它仍然可以显示数据竞争场景)。

我的观点是在 Denom() 中执行的操作不会修改 Rat 表示的值。这可以在创建 Rat 以表示值或在 Rat 中设置新值时执行。我担心的是重复计算(不是并发安全)相同的值一次又一次，除非 Rat 表示的值发生变化。那为什么不能在创建/修改部分完成呢？

Answer 1

你有一个明确的竞争条件，简而言之，竞争条件是当两个以上的异步例程(线程、进程、协同例程等)试图访问(写入或读取)资源(内存或 i/o 设备)并且这些例程中至少有一个有写入意图。

在您的情况下，您正在创建访问共享资源 (var x Rat) 的 goroutines，您可能会注意到方法 Denom() 修改了它自己的值在 403 和 405 行中，似乎 Cmp() 方法只是读取。我们所要做的就是用 RWMutex 保护内存:

package main 

import (
    "math/big" 
    "sync"
)

func main() {
    x := big.NewRat(5, 1)
    wg := new(sync.WaitGroup)
    mutex := new(sync.RWMutex)

    wg.Add(10) // all goroutines

    for i := 0; i < 10; i++ {

        go func(index int) {
            defer wg.Done()

            if index%2 == 0 {

                mutex.RLock() // locks only for reading
                x.Cmp(x)
                mutex.RUnlock() // unlocks for reading

            } else {

                mutex.Lock() // locks for writing
                x.Denom()
                mutex.Unlock() // unlock for writing

            }
        }(i)
    }

    wg.Wait()
}

请注意，我们使用 RLock 和 RUnlock 进行读操作，使用 Lock 和 Unlock() 进行写操作。另外，如果你知道要创建的 goroutine 的数量，我总是建议在一行中执行 wg.Add(n) 因为如果你在 wg.Add(1) 之后执行 go func(){ ...} 你会有麻烦的。

事实上，在 goroutine 中使用 for 索引确实是一个常见的错误，总是将它们作为参数传递。

最后，我建议您使用 -race 标志来go run 或go build 命令，例如:

go run -race rat.go

事实上，您将看到您的代码与我的解决方案之间的区别，只需使用 -race