在并发编程中，多个goroutine同时访问共享资源时，容易出现数据竞争，导致程序行为异常。在Go语言中，当多个goroutine同时向标准输出打印内容时，由于fmt.Println等函数并非原子操作，可能会出现一个goroutine的输出被另一个goroutine的输出打断的情况，导致最终的输出内容混淆。例如，一个goroutine想要打印 "value a, value b, value c"，但最终输出却是 "value a, value b, value g"，其中 "value g" 来自另一个goroutine的输出。
解决这个问题的一种常见方法是使用互斥锁（Mutex）来保护共享的输出流，确保同一时刻只有一个goroutine可以进行打印操作。但是，过度使用锁可能会导致死锁等问题，并且会增加代码的复杂性。
本文介绍一种更简洁、更Go风格的解决方案：使用channel作为消息队列，将所有待打印的内容发送到统一的打印goroutine，实现串行化打印，从而避免数据竞争，保证输出的完整性和顺序性。
使用Channel实现线程安全输出
该方案的核心思想是将所有需要打印的内容通过channel发送给一个专门负责打印的goroutine。这个打印goroutine会持续监听channel，并按照接收到的顺序将内容打印到标准输出。由于只有一个goroutine负责打印，因此避免了并发访问输出流的问题。
以下是一个示例代码：
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
func main() {
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(2) // 2 routines we need to wait for.
stdout := make(chan string)
go routine1(&wg, stdout)
go routine2(&wg, stdout)
go printfunc(stdout)
wg.Wait()
close(stdout) // Important: Close the channel to signal the printer to exit
}
func routine1(wg *sync.WaitGroup, stdout chan<- string) {
defer wg.Done()
stdout <- "first print from 1"
// do stuff
stdout <- "second print from 1"
}
func routine2(wg *sync.WaitGroup, stdout chan<- string) {
defer wg.Done()
stdout <- "first print from 2"
// do stuff
stdout <- "second print from 2"
}
func printfunc(stdout <-chan string) {
for str := range stdout {
fmt.Println(str)
}
}代码解释：
- stdout := make(chan string): 创建一个string类型的channel，用于传递待打印的消息。
- go routine1(&wg, stdout) 和 go routine2(&wg, stdout): 启动两个goroutine，分别模拟需要进行打印操作的并发任务。每个goroutine将要打印的内容通过stdout
- go printfunc(stdout): 启动一个专门负责打印的goroutine。该goroutine使用for str := range stdout循环从channel中接收消息，并使用fmt.Println(str)将其打印到标准输出。
- wg.Wait(): 等待所有goroutine完成。
- close(stdout): 关闭channel，这会通知printfunc goroutine channel已经没有数据了，可以退出循环。这是非常重要的一步，否则printfunc goroutine 会一直阻塞等待新的数据，导致程序无法正常结束。
- printfunc(stdout : 通过
注意事项：
- 关闭Channel： 在所有发送者goroutine完成发送后，必须关闭channel。否则，接收者goroutine会一直阻塞等待新的数据，导致死锁。
- 错误处理： 在实际应用中，应该考虑错误处理机制，例如在发送消息到channel时检查channel是否已关闭。
- 缓冲Channel： 可以使用带缓冲的channel来提高性能，但需要仔细考虑缓冲区的大小，避免出现数据丢失或阻塞。
总结：
使用channel实现线程安全输出是一种简单、高效且Go风格的并发编程模式。它避免了复杂的锁机制，简化了并发控制，提高了代码的可读性和可维护性。通过将所有待打印的内容发送到统一的打印goroutine，可以有效地解决并发打印时的输出内容混淆问题，保证输出的完整性和顺序性。
