goroutine的退出与泄露

蔚落 2022-09-03 09:28 144阅读 0赞

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**goroutine的退出机制**

Go中，goroutine是否结束执行（退出）是由其自身决定，其他goroutine只能通过消息传递的方式通知其关闭，而并不能在外部强制结束一个正在执行的goroutine。当然有一种特殊情况会导致正在运行的goroutine会因为其他goroutine的结束而终止，即main函数退出。

在Go中常见的控制goroutine退出方式有以下几种

**/****/ ****main函数的结束**

func G1()  {
     time.Sleep(time.Second)
     fmt.Println("G1 exit")
    }
    
    func main() {
     go  G1()
     fmt.Println("main exit")
    }
    
    $ go run main.go
    main exit

如上所示，程序未等G1执行完毕，即随着main函数的退出而停止执行。

**/****/ ****context通知退出**

func G1(ctx context.Context)  {
     num := 0
     for {
      select {
      case <-ctx.Done():
       fmt.Println("G1 exit")
       return
      case <-time.After(time.Second):
       num++
       fmt.Printf("G1 wait times: %d\n", num)
      }
     }
    }
    
    func main() {
     ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
     go G1(ctx)
     time.Sleep(3*time.Second)
     cancel()
     time.Sleep(time.Second)
     fmt.Println("main exit")
    }
    
    $ go run main.go
    G1 wait times: 1
    G1 wait times: 2
    G1 exit
    main exit

**/****/ ****panic异常结束**

func G1() {
     defer func() {
      if err := recover(); err != nil {
       fmt.Printf("G1 exit by panic: %v\n", err)
      }
     }()
    
     _, err := os.Open("notExistFile.txt")
     if err != nil {
      panic(err)
     }
     fmt.Println("G1 exit naturally")
    }
    
    func main() {
     go G1()
     time.Sleep(time.Second)
     fmt.Println("main exit")
    }
    
    $ go run main.go
    G1 exit by panic: open notExistFile.txt: no such file or directory
    main exit

上面函数G1中defer函数使用了recover来捕获panic，当panic发生时可使goroutine拿回控制权，确保程序不会将panic传递到goroutine调用栈顶部后引起崩溃。

**/****/ ****执行完毕后退出**

func G1() {
     for i := 0; i < 10000; i++ {
      //do some work
     }
     fmt.Println("G1 exit")
    }
    
    func main() {
     go G1()
     time.Sleep(time.Second)
     fmt.Println("main exit")
    }
    
    $ go run main.go
    G1 exit
    main exit

goroutine里的任务执行完毕，即结束。

**什么是goroutine泄露**

如果你启动了一个goroutine，但并没有按照预期的一样退出，直到程序结束，此goroutine才结束，这种情况就是 goroutine 泄露。当 goroutine 泄露发生时，该 goroutine 的栈一直被占用而不能释放，goroutine 里的函数在堆上申请的空间也不能被垃圾回收器回收。这样，在程序运行期间，内存占用持续升高，可用内存越来也少，最终将导致系统崩溃。

大多数情况下，引起goroutine泄露的原因有两类：channel阻塞；goroutine陷入死循环。

**/****/ ****channel阻塞**

1. 从channel里读，但是没有写

func G1() {
     c := make(chan int)
     go func() {
      <-c
     }()
     time.Sleep(2*time.Second)
     fmt.Println("G1 exit")
    }
    
    func main() {
     go G1()
    
     c := time.Tick(time.Second)
     for range c {
      fmt.Printf("goroutine [nums]: %d\n", runtime.NumGoroutine())
     }
    }
    
    $ go run main.go
    goroutine [nums]: 3
    goroutine [nums]: 3
    G1 exit
    goroutine [nums]: 2
    goroutine [nums]: 2
    ...

2. 向已满的channel里写，但是没有读

func G2(size int) {
     c := make(chan int, size)
     go func() {
      <-c
     }()
    
     go func() {
      for i := 0; i < 10; i++ {
       c <- i
      }
     }()
    
     fmt.Println("G2 exit")
    }
    
    var size = flag.Int("c",0, "define channel size")
    
    func main() {
     flag.Parse()
     go G2(*size)
    
     c := time.Tick(time.Second)
     for range c {
      fmt.Printf("goroutine [nums]: %d\n", runtime.NumGoroutine())
     }
    }
    
    $ go run main.go -c 2
    G2 exit
    goroutine [nums]: 2
    goroutine [nums]: 2
    ...
    $ go run main.go -c 11
    G2 exit
    goroutine [nums]: 1
    goroutine [nums]: 1
    ...

**/****/ ****死循环**

#### 当代码里循环的退出条件不可达时，会令该goroutine进入死循环中，进而导致资源一直无法释放，引起泄露。在实际项目中，往往死循环会发生在一些后台的常驻服务中。 ####

**goroutine泄露的预防和检测**

**// 预防**

1. 最重要的一点，在创建goroutine时，就应该知道goroutine啥时能结束。

2. channel引起的goroutine泄露问题，主要是看在channel阻塞goroutine时，该goroutine的阻塞是正常的，还是可能导致协程永远没有机会执行。若是后者，则极大可能会造成协程泄露。

channel的实际使用中，常用的两种模型：生产者-消费者模型；master-worker模型。一般的解决方案是：当主线程结束时，告知生产协程，生产协程得到通知后，进行清理工作然后退出；为每个worker任务制定超时，当超时触发，返回给master超时信息，并结束该worker协程。具体代码方案是使用上下文context。

3. 实现循环语句时必须清晰地知道退出循环的条件，避免死循环。

**// ****检测**

1. Go提供的pprof工具。

2. 利用runtime.NumGoroutine接口，实时查看程序中运行的goroutine数。

3. 开源三方profiling库。

gops，地址：*https://github.com/google/gops*

goleak，地址：*https://github.com/uber-go/goleak*

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