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大家好，我是煎魚。

之前在某知名平臺(tái)看到大家在交流 Go 崗位相關(guān)的面試題，其中有一道引起了大家的一些討論，勾起被八股文的深深回憶。

面試題如下：

圖片

如標(biāo)題所示，原題是：Go 中的 string 賦值是線程安全的嗎？

我們可以一起先想想答案，看看中不中。

線程安全是什么

線程安全是指在多線程環(huán)境下，程序的執(zhí)行能夠正確地處理多個(gè)線程并發(fā)訪問共享數(shù)據(jù)的情況，保證程序的正確性和可靠性。

圖片

能被稱之為：線程安全，需要在多個(gè)線程同時(shí)訪問共享數(shù)據(jù)時(shí)，滿足如下幾個(gè)條件：

• 不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)（data race）：多個(gè)線程同時(shí)對(duì)同一數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致或未定義的行為。
• 不會(huì)出現(xiàn)死鎖（deadlock）：多個(gè)線程互相等待對(duì)方釋放資源而無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行的情況。
• 不會(huì)出現(xiàn)饑餓（starvation）：某個(gè)線程因?yàn)橘Y源分配不公而無(wú)法得到執(zhí)行的情況。

string 線程安全

需要有一個(gè)基礎(chǔ)了解，對(duì)于 string 類型，運(yùn)行時(shí)表現(xiàn)對(duì)照是 StringHeader 結(jié)構(gòu)體。

如下：

type StringHeader struct {
   Data uintptr
   Len  int
}

• Data：存放指針，其指向具體的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)域。
• Len：字符串的長(zhǎng)度。

在了解前置知識(shí)后，接下來(lái)進(jìn)入到實(shí)踐環(huán)境?？纯丛?Go 里 string 類型的變量，做并發(fā)賦值到底是否線程安全。

案例一：并發(fā)訪問

我們先看第一個(gè)案例，多個(gè) goroutine 中并發(fā)訪問同一個(gè) string 變量的場(chǎng)景。如下代碼：

package main

import (
 "fmt"
 "sync"
)

func main() {
 var wg sync.WaitGroup
 str := "腦子進(jìn)煎魚了"
 for i := 0; i < 5; i++ {
  wg.Add(1)
  go func() {
   defer wg.Done()
   fmt.Println(str)
  }()
 }
 wg.Wait()
}

輸出結(jié)果：

腦子進(jìn)煎魚了
腦子進(jìn)煎魚了
腦子進(jìn)煎魚了
腦子進(jìn)煎魚了
腦子進(jìn)煎魚了

在上面的例子中，我們定義了一個(gè) string 變量 str，然后啟動(dòng)了 5 個(gè) goroutine，每個(gè) goroutine 都會(huì)輸出 str 的值。由于 str 是不可變類型，因此在多個(gè) goroutine 中并發(fā)訪問它是安全的。

可能有同學(xué)疑惑不可變類型是什么？

不可變類型，指的是一種不能被修改的數(shù)據(jù)類型，也稱為值類型（value type）。不可變類型在創(chuàng)建后其值不能被改變，任何對(duì)它的修改操作都會(huì)返回一個(gè)新的值，而不會(huì)改變?cè)械闹怠?/p>

案例二：并發(fā)寫入

第一個(gè)案例看起來(lái)沒什么問題。我們?cè)倏吹诙€(gè)案例，針對(duì)多個(gè) goroutine 并發(fā)寫入的場(chǎng)景來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。

如下代碼：

func main() {
 var wg sync.WaitGroup
 str := "腦子進(jìn)煎魚了"
 for i := 0; i < 5; i++ {
  wg.Add(1)
  go func() {
   defer wg.Done()
   str += "！" // 修改 str 變量
   fmt.Println(str)
  }()
 }
 wg.Wait()
}

輸出結(jié)果：

腦子進(jìn)煎魚了！
腦子進(jìn)煎魚了！！
腦子進(jìn)煎魚了?。?！
腦子進(jìn)煎魚了?。。。?腦子進(jìn)煎魚了?。。。。?/code>

看起來(lái)沒什么問題，還是正常的拼接結(jié)果，輸出的順序也完全沒有問題的樣子。（大霧）

我們?cè)俣噙\(yùn)行幾次。再看看輸出結(jié)果：

// demo1
腦子進(jìn)煎魚了！
腦子進(jìn)煎魚了?。?腦子進(jìn)煎魚了?。?！
腦子進(jìn)煎魚了！?。?腦子進(jìn)煎魚了！??！

// demo2
腦子進(jìn)煎魚了！
腦子進(jìn)煎魚了?。?！
腦子進(jìn)煎魚了??！
腦子進(jìn)煎魚了！?。。?！
腦子進(jìn)煎魚了！?。?！

在上面的例子中，我們?cè)诿總€(gè) goroutine 中向 str 變量中添加了一個(gè)感嘆號(hào)。由于多個(gè) goroutine 同時(shí)修改了 str 變量，因此可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)的情況。

我們會(huì)發(fā)現(xiàn)程序輸出結(jié)果會(huì)出現(xiàn)亂序或不一致的情況，可以確認(rèn) string 類型變量在多個(gè) goroutine 中是不安全的。

要警惕這種場(chǎng)景，在實(shí)際業(yè)務(wù)代碼中，常有人前人留 BUG，后人因此翻車。主打一個(gè)熬夜查和修 BUG，分分鐘還得洗臟數(shù)據(jù)。

string 實(shí)現(xiàn)線程安全

func main() {
 var wg sync.WaitGroup
 var mu sync.Mutex // 定義一個(gè)互斥鎖
 str := "煎魚"
 for i := 0; i < 5; i++ {
  wg.Add(1)
  go func() {
   defer wg.Done()
   mu.Lock() // 加鎖
   str += "！"
   fmt.Println(str)
   mu.Unlock() // 解鎖
  }()
 }
 wg.Wait()
}

煎魚！
煎魚！！
煎魚！??！
煎魚！?。。?煎魚?。。。?！

func main() {
 var wg sync.WaitGroup
 var str atomic.Value // 定義一個(gè)原子變量
 str.Store("hello, world")
 for i := 0; i < 5; i++ {
  wg.Add(1)
  go func() {
   defer wg.Done()
   oldStr := str.Load().(string) // 讀取原子變量的值
   newStr := oldStr + "!"
   str.Store(newStr) // 寫入原子變量的值
   fmt.Println(newStr)
  }()
 }
 wg.Wait()
}