Go并发调用image包生成元胞自动机图像出现异常行为问题求助

问题根因 #

你遇到的并发渲染异常本质是写入范围重叠导致的数据竞争，和image包的Set方法本身无关：

• 你当前的渲染循环使用了<=作为边界判断，会导致相邻行、相邻单元格的边界像素被多个goroutine同时写入：
  以pSize=2为例，第i行的y轴范围是[i*2, i*2 + 2]，共3个像素值，其中i*2 +2正好是第i+1行y轴的起始值，该位置的像素会被i和i+1两个goroutine同时修改，属于典型的并发写冲突，每次运行的结果都不可预期，和你观察到的现象完全吻合。
• 单线程执行时所有写入操作是顺序执行的，即使有重叠写入，后执行的写入会覆盖前一次的结果，最终输出符合预期，所以问题只会在并发场景下暴露。

修复方案 #

将renderRow函数中的两个循环边界判断从<=改为<即可，保证每个像素只会被唯一的goroutine写入：

func renderRow(wg *sync.WaitGroup, img *image.RGBA, i int, pSize int) {
    defer wg.Done()
    var lpc = 0
    for j := 0; j < 64; j++ {
        for k := range sim[i] {
            // 边界判断从<=改为<
            for l := lpc * pSize; l < (lpc*pSize)+pSize; l++ {
                // 边界判断从<=改为<
                for m := i * pSize; m < (i*pSize)+pSize; m++ {
                    if getBit(sim[i][k], j) == 1 {
                        img.Set(l, m, black)
                    } else {
                        img.Set(l, m, white)
                    }
                }
            }
            lpc++
        }
    }
}

补充说明 #

1. 关于你对Set方法语法的疑惑：s := p.Pix[i : i+4 : i+4]是Go的全切片表达式，这里的s是Pix底层数组的引用，直接指向目标像素对应的4个字节内存，对s[0]~s[3]的赋值本质就是修改Pix数组的内容，不会因为s被GC就失效，该设计是完全安全的。
2. Go标准库的image.RGBA的Set方法本身没有内置锁，但只要不同goroutine写入的像素坐标完全不重叠就不会有并发问题：Set方法仅对预分配的Pix切片的固定偏移位置做写入，不会修改切片的长度、容量等元数据，也没有共享可变状态，重叠写入是你遇到问题的唯一原因。
3. 你可以使用go run -race命令运行程序，Go的内置竞争检测器会直接定位到重叠写入的冲突位置，验证上述结论。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mo0nbase