Что такое дедлок при работе с goroutine?

Дедлок (тупик) — это ситуация, когда две или более горутины блокируются, ожидая друг друга, и ни одна из них не может продолжить выполнение. Чаще всего возникает при работе с мьютексами или каналами.

Примеры дедлока:

1. Блокировка мьютексов в разном порядке:

   // Пример дедлока с мьютексами
   var mu1 sync.Mutex
   var mu2 sync.Mutex
   
   func goroutine1() {
       mu1.Lock() // Захватывает mu1
       time.Sleep(100 * time.Millisecond) // Ждет немного
       mu2.Lock() // Пытается захватить mu2 (занята goroutine2)
       fmt.Println("goroutine1 acquired mu2")
       mu2.Unlock()
       mu1.Unlock()
   }
   
   func goroutine2() {
       mu2.Lock() // Захватывает mu2
       time.Sleep(100 * time.Millisecond) // Ждет немного
       mu1.Lock() // Пытается захватить mu1 (занята goroutine1)
       fmt.Println("goroutine2 acquired mu1")
       mu1.Unlock()
       mu2.Unlock()
   }
   

   Goroutine1 захватила mu1 и ждет mu2. Goroutine2 захватила mu2 и ждет mu1. Обе горутины заблокированы.

2. Отправка в небуферизованный канал без получателя:

   // Пример дедлока с каналом
   func main() {
       ch := make(chan int)
       //go func() { // Если не запустить горутину для чтения, будет дедлок
       //	<-ch
       //}()
       ch <- 1 // Отправка в канал без активного получателя
       fmt.Println("Sent to channel") // Эта строка не будет достигнута
   }
   

   Отправка в небуферизованный канал блокируется до тех пор, пока другая горутина не начнет читать из него. Если получателя нет, происходит дедлок.

3. Чтение из канала без отправителя (после закрытия или пустой буферизованный):

   // Пример дедлока при чтении из канала
   func main() {
       ch := make(chan int, 1) // Буферизованный канал на 1 элемент
       ch <- 1 // Отправили 1
       close(ch) // Закрыли канал
       <-ch // Прочитали 1
       <-ch // Пытаемся прочитать снова из закрытого и пустого канала - дедлок
   }
   

   Чтение из закрытого непустого канала завершится успешно. Чтение из закрытого и пустого канала или из открытого, но пустого небуферизованного канала без отправителя приведет к блокировке.

Golang-рантайм может обнаружить определенные типы дедлоков (например, когда все заблокированные горутины ожидают получения или отправки единственной горутины), и в таком случае программа аварийно завершится с сообщением "fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!". Однако, не все дедлоки могут быть автоматически обнаружены.

Для предотвращения дедлоков важно:

• Соблюдать consistent порядок захвата мьютексов.
• Убедиться, что для каждой отправки в небуферизованный канал есть соответствующее чтение, и наоборот.
• При работе с каналами использовать select с default веткой или тайм-аутами при необходимости.
• Аккуратно управлять временем жизни горутин и закрытием каналов.