Go Channel偶发无法接收最后一个值的问题排查

问题描述 #

我正在学习Go Channel，编写了测试代码：创建10个goroutine，每个向channel发送1000个数值1；另一个goroutine从channel接收值并累加到计数器中，用WaitGroup确保goroutine执行完毕后打印结果。但运行后计数器有时无法达到预期的10000，偶发为9999。尝试为接收goroutine添加另一个WaitGroup却引发死锁，请问代码存在什么问题？

测试代码 #

package main

import (
    "fmt"
    "runtime"
    "sync"
    "time"
)

func main() {
    var counter int

    fmt.Println("\nWithout Channels -------")
    for i := 0; i < 10; i++ {
        go func() {
            for j := 0; j < 1000; j++ {
                // to simulate race condition
                time.Sleep(time.Duration(1))
                counter++
            }
        }()
    }

    runtime.Gosched()

    fmt.Println("Expected counter: 10000, Actual counter:", counter)

    fmt.Println("\nWith Channels -------")
    for i := 0; i < 100; i++ {
        WithChannels()
    }
}

func WithChannels() {
    var counter int
    ch := make(chan int)
    var wg sync.WaitGroup
    // var wg2 sync.WaitGroup

    wg.Add(10)
    for i := 0; i < 10; i++ {
        go func() {
            defer wg.Done()
            for j := 0; j < 1000; j++ {
                time.Sleep(time.Duration(1))
                ch <- 1
            }
        }()
    }

    // wg2.Add(1)
    go func() {
        for {
            increment, ok := <-ch
            if !ok {
                // channel closed, break
                break
            }
            counter += increment
        }
        // wg2.Done()
    }()

    wg.Wait()
    // wg2.Wait()
    // time.Sleep(time.Duration(1) * time.Second)
    fmt.Println("Expected counter: 10000, Actual counter:", counter)
    close(ch)
}

运行输出 #

Without Channels -------
Expected counter: 10000, Actual counter: 139

With Channels -------
Expected counter: 10000, Actual counter: 9999
Expected counter: 10000, Actual counter: 10000
Expected counter: 10000, Actual counter: 9999
Expected counter: 10000, Actual counter: 10000
Expected counter: 10000, Actual counter: 10000
Expected counter: 10000, Actual counter: 9999
...

问题根源分析 #

1. 计数偶发9999的原因 #

代码在wg.Wait()等待所有发送goroutine完成后，直接打印计数器，再关闭channel。这里存在时序漏洞：当最后一个发送goroutine把值写入channel后，wg.Done()触发wg.Wait()返回，但接收goroutine可能还没来得及读取这个值，此时打印的计数器就会少算未处理的数值，导致偶发9999。

2. 添加wg2引发死锁的原因 #

如果启用注释中的wg2相关代码，流程会变成：

• wg.Wait()等待发送goroutine完成
• 调用wg2.Wait()等待接收goroutine完成
• 但此时channel未关闭，接收goroutine会一直阻塞在<-ch上，永远无法执行wg2.Done()，主goroutine会无限等待，最终引发死锁。

正确解决方法 #

调整时序逻辑：等所有发送goroutine完成后，先关闭channel，再等待接收goroutine处理完所有剩余值，最后打印结果。

修改后的WithChannels()函数：

func WithChannels() {
    var counter int
    ch := make(chan int)
    var wg sync.WaitGroup
    var wg2 sync.WaitGroup

    wg.Add(10)
    for i := 0; i < 10; i++ {
        go func() {
            defer wg.Done()
            for j := 0; j < 1000; j++ {
                time.Sleep(time.Duration(1))
                ch <- 1
            }
        }()
    }

    wg2.Add(1)
    go func() {
        defer wg2.Done()
        // 用range遍历channel，channel关闭后会自动退出循环
        for increment := range ch {
            counter += increment
        }
    }()

    wg.Wait()         // 等待所有发送goroutine完成
    close(ch)         // 关闭channel，通知接收goroutine无新值
    wg2.Wait()        // 等待接收goroutine处理完所有值
    fmt.Println("Expected counter: 10000, Actual counter:", counter)
}

关键修改点 #

• 发送完成后先关闭channel：关闭后接收端的range遍历会处理完所有剩余值后自动退出
• 等待接收goroutine完成后再打印计数器，确保所有值都被累加
• 用for range替代手动判断channel状态的无限循环，代码更简洁可靠

另外补充：原代码中Without Channels部分的问题是竞态条件，多个goroutine无同步地修改counter，需要用sync.Mutex或原子操作保护变量修改。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者razzz