一、Race Condition

基本概念

并发：我们不能确定事件x和y的执行顺序，则x和y是并发的

并发（concurrent）	并行（parallel）
宏观上同时，微观上交替	微观上同时进行

线程安全（thread safety）：如果在并发（多线程）的情况下，这个函数依然可以正确地工作的话，那么我们就说这个函数是线程安全的，线程安全的函数不需要额外的同步工作。

竞争条件（race condition）：描述一个系统或者进程的输出依赖于不受控制的事件（如并发的x和y）出现顺序或者出现时机。

数据竞争：两个不同线程中的指令访问同一块内存位置，且至少其中一条是写指令，同时不存在同步措施来保证两条指令的执行顺序。

A data race occurs when 2 instructions from different threads access the same memory location, at least one of these accesses is a write and there is no synchronization that is mandating any particular order among these accesses.

来源: stackoverflow

拓展阅读：CAS和SAS问题（原子操作相关）

比较并交换（compare and swap） wiki
ABA问题 wiki

二、避免数据竞争

1. 使用不可变（immutable）变量

即在程序初始化时便将变量的值确定下来且不再修改
优点：初始化完成后不需要同步就能实现并发安全
缺点：不可修改

2. 使用绑定（confinement）避免从多个goroutine访问变量

(1) 使用监控goroutine（monitor goroutine）

同一个goroutine内部的指令的顺序是可知的，故使用单独的goroutine来访问某一变量，其他需要访问该变量的goroutine通过channel向该goroutine发送请求来查询或更新——“不要使用共享数据来通信；使用通信来共享数据”。执行访问请求的goroutine被称为这个变量的监控（monitor）goroutine。

// Package bank provides a concurrency-safe bank with one account.
package bank

var deposits = make(chan int) // send amount to deposit
var balances = make(chan int) // receive balance

// Deposit() 和 Balance() 只使用channel来与teller() 通信，实际访问和修改操作是由teller() 来执行
func Deposit(amount int) { deposits <- amount }
func Balance() int       { return <-balances }

func teller() {
    var balance int // balance is confined to teller goroutine
    for {
        // select 语句会等待某个case的条件满足，之后便跳出，故放在循环中
        select {
        case amount := <-deposits:
            balance += amount
        case balances <- balance:
        }
    }
}

func init() {
    go teller() // start the monitor goroutine
}

(2) 使用串行绑定（serial confinement）

若变量不能在其整个生命周期内被绑定到同一个goroutine，比如该变量需要在一条pipeline上的goroutines中传递，则对pipeline中的每一个goroutine，需通过channel传递该变量的地址给下一个阶段的goroutine，并保证在传递后不再直接访问该变量，则同一时刻只有一个goroutine可以访问这个变量。

type Cake struct{ state string }

func baker(cooked chan<- *Cake) {
    for {
        cake := new(Cake)
        cake.state = "cooked"
        cooked <- cake // baker never touches this cake again
    }
}

func icer(iced chan<- *Cake, cooked <-chan *Cake) {
    for cake := range cooked {
        cake.state = "iced"
        iced <- cake // icer never touches this cake again
    }
}

3. 保证goroutines访问变量时的互斥（mutual exclusion）

允许多个goroutine访问变量，但是确保在同一个时刻最多只有一个goroutine在访问。一般使用锁来实现，在《第九章 基于共享变量的并发（三）锁》中详细讨论。

1/15/2018