Go 语言 附录A：Go语言常见坑

原文链接：https://chai2010.cn/advanced-go-programming-book/appendix/appendix-a-trap.html

附录A：Go语言常见坑

这里列举的Go语言常见坑都是符合Go语言语法的，可以正常的编译，但是可能是运行结果错误，或者是有资源泄漏的风险。

可变参数是空接口类型

当参数的可变参数是空接口类型时，传入空接口的切片时需要注意参数展开的问题。

func main() {
    var a = []interface{}{1, 2, 3}

    fmt.Println(a)
    fmt.Println(a...)
}

不管是否展开，编译器都无法发现错误，但是输出是不同的：

[1 2 3]
1 2 3

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。

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)
    }
}

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
}

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)
}

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()
}

独占CPU导致其它Goroutine饿死

Goroutine 是协作式抢占调度（Go1.14版本之前），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{}
}

Go1.14 版本引入基于系统信号的异步抢占调度，可以避免 Goroutine 饿死的情况。

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

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)
    }
}

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()
        }()
    }
}

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
}

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.
}

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)
}

当内存发生变化的时候，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。

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确存在泄漏的情况，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。