数据竞争（Data Race）是并发编程中的常见问题，指多个 goroutine 并发访问同一共享变量且至少有一个是写操作，导致程序行为不可预测。
1. 数据竞争的定义与危害
- 定义：当多个 goroutine 未同步地访问共享变量（至少一个写操作）时，会发生数据竞争。
- 危害：
• 程序行为不可预测（如变量值意外改变）。
• 可能导致内存损坏或崩溃。
• 难以调试，因竞争条件可能仅在特定条件下出现。
2. Go 的数据竞争检测工具
Go 从 1.1 版本内置竞态检测器，通过 -race 标志启用：
- 编译时检测：
go build -race。 - 运行时检测：
go run -race main.go。 - 测试时检测：
go test -race ./...。
工作原理：
- 编译器插入特殊代码，运行时监控内存访问。
- 检测到竞争时，输出详细堆栈信息（包括冲突的 goroutine 和代码位置）。
示例输出：
WARNING: DATA RACE
Write at 0x00c00009c008 by goroutine 6:
main.main.func1()
Read at 0x00c00009c008 by main goroutine:
main.main()
3. 常见数据竞争场景与解决方案
场景1：未同步的共享变量访问
var counter int
go func() { counter++ }() // 写操作
fmt.Println(counter) // 读操作
解决方案：
- 互斥锁（Mutex）：
var mu sync.Mutex
mu.Lock()
counter++
mu.Unlock()
- 原子操作（atomic）：
atomic.AddInt64(&counter, 1)
场景2：循环闭包捕获变量
for i := 0; i < 5; i++ {
go func() { fmt.Println(i) }() // 可能输出重复值
}
修复：通过参数传递变量：
go func(i int) { fmt.Println(i) }(i)
场景3：通道未同步
var data int
done := make(chan bool)
go func() { data = 1; done <- true }()
<-done
fmt.Println(data)
注意：通道本身是同步的，但需确保写操作在通道发送前完成。
4. 竞态检测的局限性
- 性能开销：启用
-race后，程序内存占用增加 5-10 倍，执行时间延长 2-20 倍。 - 平台限制：仅支持 64 位系统（如
linux/amd64、windows/amd64）。 - 非万能：无法检测所有并发问题（如逻辑错误或死锁）。
5. 最佳实践
- 开发阶段启用
-race：尤其在单元测试中。 - 避免共享状态：优先使用通道传递数据而非共享变量。
- 结合其他工具：如
go vet检查静态问题，-race处理动态竞争。
通过合理使用竞态检测器和同步机制，可显著提升 Go 并发程序的可靠性。
