包级别的导出函数一般情况下都是并发安全的。由于package级的变量没法被限制在单一的gorouine，所以修改这些变量"必须"使用互斥条件

一个函数在并发调用时没法工作的原因太多了，比如死锁（deadlock）、活锁（livelock）和饿死（resource starvation）。

无论任何时候，只要有两个goroutine并发访问同一变量，且至少其中的一个是写操作的时候就会发生数据竞争。

如果数据竞争的对象是一个比一个机器字（译注：32位机器上一个字=4个字节）更大的类型时，事情就变得更麻烦了，比如interface，string或者slice类型都是如此。下面的代码会并发地更新两个不同长度的slice：

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var x []int
go func() { x = make([]int, 10) }()
go func() { x = make([]int, 1000000) }()
x[999999] = 1 // NOTE: undefined behavior; memory corruption possible!

最后一个语句中的x的值是未定义的；其可能是nil，或者也可能是一个长度为10的slice，也可能是一个长度为1,000,000的slice。但是回忆一下slice的三个组成部分：指针（pointer）、长度（length）和容量（capacity）。如果指针是从第一个make调用来，而长度从第二个make来，x就变成了一个混合体，一个自称长度为1,000,000但实际上内部只有10个元素的slice。这样导致的结果是存储999,999元素的位置会碰撞一个遥远的内存位置，这种情况下难以对值进行预测，而且debug也会变成噩梦。

数据竞争会在两个以上的goroutine并发访问相同的变量且至少其中一个为写操作时发生。根据上述定义，有三种方式可以避免数据竞争：第一种方法是不要去写变量，直接定义成包变量，在包初始化阶段就已经被赋值第二种方法是避免从多个goroutine访问变量第三种方法是允许很多goroutine去访问变量，但是在同一个时刻最多只有一个goroutine在访问。这种方式被称为"互斥"

sync.Mutex

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var (
    mu      sync.Mutex // guards balance
    balance int
)

func Balance() int {
    mu.Lock()
    defer mu.Unlock()
    return balance
}

惯例来说，被mutex所保护的变量是在mutex变量声明之后立刻声明的

当你使用mutex时，确保mutex和其保护的变量没有被导出（在go里也就是小写，且不要被大写字母开头的函数访问啦），无论这些变量是包级的变量还是一个struct的字段

sync.RWMutex读写锁

RWMutex只有当获得锁的大部分goroutine都是读操作，而锁在竞争条件下，也就是说，goroutine们必须等待才能获取到锁的时候，RWMutex才是最能带来好处的。RWMutex需要更复杂的内部记录，所以会让它比一般的无竞争锁的mutex慢一些。

内存同步

你可能比较纠结为什么Balance方法需要用到互斥条件，无论是基于channel还是基于互斥量。毕竟和存款不一样，它只由一个简单的操作组成，所以不会碰到其它goroutine在其执行"期间"执行其它逻辑的风险。这里使用mutex有两方面考虑。第一Balance不会在其它操作比如Withdraw"中间"执行。第二（更重要的）是"同步"不仅仅是一堆goroutine执行顺序的问题，同样也会涉及到内存的问题。

在现代计算机中可能会有一堆处理器，每一个都会有其本地缓存（local cache）。为了效率，对内存的写入一般会在每一个处理器中缓冲，并在必要时一起flush到主存。这种情况下这些数据可能会以与当初goroutine写入顺序不同的顺序被提交到主存。像channel通信或者互斥量操作这样的原语会使处理器将其聚集的写入flush并commit，这样goroutine在某个时间点上的执行结果才能被其它处理器上运行的goroutine得到。

所有并发的问题都可以用一致的、简单的既定的模式来规避。所以可能的话，将变量限定在goroutine内部；如果是多个goroutine都需要访问的变量，使用互斥条件来访问。

sync.Once惰性初始化

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func loadIcons() {
    icons = map[string]image.Image{
        "spades.png":   loadIcon("spades.png"),
        "hearts.png":   loadIcon("hearts.png"),
        "diamonds.png": loadIcon("diamonds.png"),
        "clubs.png":    loadIcon("clubs.png"),
    }
}

因为缺少显式的同步，编译器和CPU是可以随意地去更改访问内存的指令顺序，以任意方式，只要保证每一个goroutine自己的执行顺序一致。其中一种可能loadIcons的语句重排是下面这样。它会在填写icons变量的值之前先用一个空map来初始化icons变量。

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func loadIcons() {
    icons = make(map[string]image.Image)
    icons["spades.png"] = loadIcon("spades.png")
    icons["hearts.png"] = loadIcon("hearts.png")
    icons["diamonds.png"] = loadIcon("diamonds.png")
    icons["clubs.png"] = loadIcon("clubs.png")
}

因此，一个goroutine在检查icons是非空时，也并不能就假设这个变量的初始化流程已经走完了（译注：可能只是塞了个空map，里面的值还没填完，也就是说填值的语句都没执行完呢）。

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var mu sync.RWMutex // guards icons
var icons map[string]image.Image
// Concurrency-safe.
func Icon(name string) image.Image {
    mu.RLock()
    if icons != nil {
        icon := icons[name]
        mu.RUnlock()
        return icon
    }
    mu.RUnlock()

    // acquire an exclusive lock
    mu.Lock()
    if icons == nil { // NOTE: must recheck for nil
        loadIcons()
    }
    icon := icons[name]
    mu.Unlock()
    return icon
}

go 复制代码

type Once struct {
   // done indicates whether the action has been performed.
   // It is first in the struct because it is used in the hot path.
   // The hot path is inlined at every call site.
   // Placing done first allows more compact instructions on some architectures (amd64/386),
   // and fewer instructions (to calculate offset) on other architectures.
   done uint32
   m    Mutex
}

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func (o *Once) Do(f func()) {
   if atomic.LoadUint32(&o.done) == 0 {
      // Outlined slow-path to allow inlining of the fast-path.
      o.doSlow(f)
   }
}

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func (o *Once) doSlow(f func()) {
   o.m.Lock()
   defer o.m.Unlock()
   if o.done == 0 {
      defer atomic.StoreUint32(&o.done, 1)
      f()
   }
}

竞争条件检测

只要在go build，go run或者go test命令后面加上-race的flag，就会使编译器创建一个你的应用的"修改"版或者一个附带了能够记录所有运行期对共享变量访问工具的test，并且会记录下每一个读或者写共享变量的goroutine的身份信息。另外，修改版的程序会记录下所有的同步事件，比如go语句，channel操作，以及对(*sync.Mutex).Lock，(*sync.WaitGroup).Wait等等的调用。（完整的同步事件集合是在The Go Memory Model文档中有说明，该文档是和语言文档放在一起的。译注：golang.org/ref/mem ）

竞争检查器会检查这些事件，会寻找在哪一个goroutine中出现了这样的case，例如其读或者写了一个共享变量，这个共享变量是被另一个goroutine在没有进行干预同步操作便直接写入的。这种情况也就表明了是对一个共享变量的并发访问，即数据竞争。这个工具会打印一份报告，内容包含变量身份，读取和写入的goroutine中活跃的函数的调用栈。这些信息在定位问题时通常很有用。9.7节中会有一个竞争检查器的实战样例。

竞争检查器会报告所有的已经发生的数据竞争。然而，它只能检测到运行时的竞争条件；并不能证明之后不会发生数据竞争。所以为了使结果尽量正确，请保证你的测试并发地覆盖到了你的包。

由于需要额外的记录，因此构建时加了竞争检测的程序跑起来会慢一些，且需要更大的内存，即使是这样，这些代价对于很多生产环境的程序（工作）来说还是可以接受的。对于一些偶发的竞争条件来说，让竞争检查器来干活可以节省无数日夜的debugging。（译注：多少服务端C和C++程序员为此竞折腰。）

基于共享变量的并发

sync.Mutex

sync.RWMutex读写锁

内存同步

sync.Once惰性初始化

竞争条件检测