вот код //go:build !solution package batcher imp...

Created on: April 16, 2025

Answered using O1 by Chat01

Question

вот код
//go:build !solution

package batcher

import (
"gitlab.com/slon/shad-go/batcher/slow"
"sync"
"sync/atomic"
)

type Batcher struct {
atomicVar *slow.Value
value any
process atomic.Bool
m sync.RWMutex
wg sync.WaitGroup
ch chan struct{}
}

func NewBatcher(v *slow.Value) *Batcher {
var b Batcher
b.process.Store(false)
b.atomicVar = v
b.m = sync.RWMutex{}
b.wg = sync.WaitGroup{}
b.ch = make(chan struct{}, 2)
b.ch<-struct{}{}
b.ch<-struct{}{}
return &b
}

func (b *Batcher) Load() any {
if !b.process.Swap(true) {
<-b.ch
<-b.ch
b.wg.Add(1)
go func() {
newVal := b.atomicVar.Load()
b.process.Store(false)

text
b.m.Lock() b.value = newVal b.m.Unlock() b.wg.Done() }() b.wg.Wait() b.ch<-struct{}{} } b.wg.Wait() b.ch<-struct{}{} b.m.RLock() defer b.m.RUnlock() return b.value

}
вот такой тест блокируется
func TestTwoParallelLoads(t *testing.T) {
defer goleak.VerifyNone(t)
var value slow.Value
b := NewBatcher(&value)

text
value.Store(1) go func() { require.Equal(t, 1, b.Load()) }() require.Equal(t, 1, b.Load())

}
помоги найти, при каком исполнении теста происходит бокировка

Thought

Setting up the Batcher

I’m looking at a Batcher type with fields for atomic values, multi-threading, and channels. It’s designed to manage concurrency with careful synchronization and atomic operations.

Using channel tokens

I’m noticing the use of two channel tokens for concurrency control, and how the Batcher manages atomic operations and synchronization within a goroutine, carefully nesting synchronized primitives.

Evaluating concurrency risks

OK, let me see. I’m thinking through the risk of deadlocks due to simultaneous operations by two goroutines, balancing multiple sends and receives on the channel effectively. The test highlights this issue.

Navigating deadlock risks

I’m assessing how deadlocks might occur if goroutines block each other by trying to receive from the same channel at the same time, given the channel's limited buffer size.

Evaluating concurrency

I’m noting the potential for deadlock if the second goroutine calls Load before the first goroutine completes its sends, potentially blocking due to the channel's limited buffer size.

Identifying concurrency issues

I’m mapping out how goroutines might block each other by reading tokens from the same channel simultaneously, possibly starving the channel due to its limited buffer size.

Pinpointing the issue

I'm exploring how both goroutines might simultaneously attempt to read from the channel, leading to a deadlock situation since the channel's buffer size is limited.

Reasoned about test deadlock issue for 35 seconds

Answer

Наблюдаемый «зависон» (deadlock) появляется в том случае, если обе горутины вызывают Load примерно одновременно и обе «успевают» увидеть b.process == false до того, как хоть одна из них успела сделать Swap(true). В результате обе одновременно заходят в ветку if !b.process.Swap(true), и каждая пытается вынуть из канала по два токена, всего получается 4 receive на канал, который изначально содержит только 2 элемента. Это и приводит к блокировке.

Ниже — подробнее, что происходит пошагово при неудачном планировании:

  1. Начальные условия:

    • b.process = false
    • b.ch имеет емкость 2 и уже содержит 2 токена.
    • Есть две горутины (назовем их G1 и G2), обе собираются вызвать b.Load() почти одновременно.
  2. Обгон (race) на process.Swap(true):

    • G1 вызывается, доходит до if !b.process.Swap(true) и видит, что process = false, поэтому !Swap(true) == true, она заходит в блок if.
    • Прежде чем G1 выполнит сам Swap(true), G2 тоже заходит на ту же проверку. Ей тоже «везет» увидеть process = false.

    Поскольку вызов Swap(true) атомарный, каждая горутина действительно «забирает» старое значение — но важно, что проверка if !b.process.Swap(true) (то есть чтение «было ли false?») может успеть пройти у обеих до того, как одна из них завершит операцию. На уровне кода это выглядит так:

    go
    // Горутинa1: old := b.process.Swap(true) if !old { // old == false => пошла внутрь ... } // Горутинa2: old := b.process.Swap(true) if !old { // old тоже == false => пошла внутрь ... }

    При крайне неудачном планировании обе видят старое значение false.

  3. Обе горутины заходят в ветку и пытаются вычитать 2 токена из канала:

    • G1 делает <-b.ch, <-b.ch. Канал был размером 2 и как раз содержал 2 токена, так что эти операции прошли успешно, канал опустел.
    • Но если до того, как G1 «успевает» выполнить оба receive, G2 тоже начала их делать (поскольку планировщик может «переключиться» между ними где угодно), G2 тоже хочет сделать свои 2 receive. В итоге они пытаются получить в сумме 4 «штуки» из канала, в котором всего 2.

    Как только канал исчерпывается, оставшиеся receive блокируются навсегда, поскольку новых «вкладываний» (send) в него до этого момента никто не сделал.

  4. Итог: обе горутины оказываются повисшими на receive из канала, потому что ни одна не сделала b.ch<-struct{}{} обратно.

Таким образом, чтобы «спровоцировать» такой deadlock, нужно одновременно (или почти одновременно) вызвать два Load() при b.process == false. То есть планировщик должен так распределить процессорное время, что обе горутины успеют пройти проверку if !b.process.Swap(true) (и считать оттуда false), прежде чем одна из них выполнит Swap(true) до конца. Именно тогда получается ситуация, в которой обе конкурирующие горутины пытаются вынуть 2 токена каждая из общего канала с двумя токенами, и тест «зависает».

Question

разве атомарность Swap не гарантирует, что такое не произойдет

Thought

Understanding atomic operations

OK, let me see. Atomics ensure a single thread accesses a resource. They can't stop other threads from seeing outdated data, so concurrency issues still happen.

Examining atomic swap functionality

It looks like Swap(true) reads the old value first. Despite being atomic, both goroutines could see outdated data, creating a concurrency gap.

Tracing the challenge

I'm digging into the interplay between atomic swaps and goroutines. The real issue arises when the code inadvertently reveals the outdated value due to load factors or misconceptions.

Evaluating concurrency nuances

OK, let me see. Despite atomic swaps and sequential consistency, the issue might be other parts of the code, maybe the Load() function. Concurrency problems often appear there.

Pinpointing potential issues

I’m examining if the Load() function might cause concurrency problems, like goroutines seeing outdated values. These issues could stem from the function's structure or potential data races.

Taking a closer look

I’m ensuring Swap(true) is atomic. Sequential consistency means when one goroutine updates b.process to true, the second sees the old value as true. Only one goroutine accesses.

Unraveling complexity

OK, let me see. The real concern might lie in the channel type or an unseen code element. Atomic swap ensures a single goroutine sees the outdated value as false.

Understanding atomic swap

I’m piecing together the atomic swap's sequential consistency. This ensures conflicting goroutines see consistent values, maintaining b.process as true, even with potential reordering.

Clarifying atomic operations

OK, let me see. Atomic operations ensure only one goroutine sees outdated values as false, so both can't observe the past value concurrently. No timing is feasible.

Analyzing concurrency

I'm considering a timing issue where the first goroutine's Store(false) could coincide with the second goroutine's Load(), leading to both seeing deprecated values and activating the Load() function.

Examining concurrency

If the second goroutine's Load() execution overlaps with the first goroutine's Store(false), both could perceive a past value of false, potentially leading to an unintended execution path.

Detecting channel abuse

Interesting realization: If a second goroutine consumes the channel similarly, four tokens are used each time Load() is called, potentially leading to deadlock or misuse.

Spotting concurrency flaws

Even with atomic operations, concurrent Load() calls pull from the channel twice each, totaling four reads, highlighting a concurrency logic problem. This underscores the importance of evaluating concurrency logic meticulously.

Navigating channel constraints

The channel's two-token capacity triggers deadlock or misuse when both goroutines read and reassign tokens, leading to a complex concurrency logic challenge.

Reasoned about atomicity of Swap’s behavior for 1m 19s

Answer

Короткий ответ:
Атомарность Swap действительно гарантирует, что при одновременном вызове b.process.Swap(true) две горутины не смогут увидеть старое значение false в один и тот же момент. Однако в данном коде есть логика, которая позже снова выставляет b.process = false (через Store(false) в горутине). Поэтому первая горутина может сделать Swap(true) → получить false и внутри себя (в анонимной горутине) после некоторой работы вызвать Store(false). А вторая горутина, зайдя чуть позже, снова обнаружит b.process == false и тоже войдёт в if !b.process.Swap(true). И тогда обе начнут забирать элементы из канала по два раза, что приводит к потенциальной блокировке.

Ниже более детально:


Почему «чистая» атомарность Swap не даёт двум горутинам одновременно увидеть false

Атомарная операция Swap(true) (Go предоставляет её через atomic.Value или atomic.Bool / CompareAndSwap, и т.п.) гарантирует, что она:

  1. Меняет значение b.process на true.
  2. Возвращает старое значение, которое было до смены.

Причём эти действия не «разрываются» по времени и не могут выполняться одновременно двумя горутинами так, чтобы обе увидели одно и то же старое значение. Если горутина G1 сделала old := Swap(true), то когда горутина G2 дойдёт до Swap(true), она уже прочитает обновлённое значение, а не старое.

Таким образом, если бы код выглядел так:

go
if !b.process.Swap(true) { // ... что-то делаем один раз }

и нигде больше в параллели не было бы b.process.Store(false), то только одна горутина смогла бы зайти внутрь if. Первая «успевшая» горутина увидит старое значение false, а вторая — уже старое значение true.


Как всё-таки получается, что обрабатывающий код заходят две (и более) горутины

В вашем фрагменте кода внутри Load() есть анонимная горутина, которая после «медленной» загрузки данных делает:

go
b.process.Store(false)

Другими словами, вот упрощённая схема:

  1. Первая горутина (G1) делает if !b.process.Swap(true) { … } и видит там false (старое значение).
  2. Запускается анонимная горутина, которая, закончив работу, зовёт b.process.Store(false).
  3. Пока первая ещё «не до конца» освободила все блокировки/канал (или даже после этого, если она поставила маркер назад в канал), b.process уже снова стал false.
  4. Вторая горутина (G2) позже заходит в Load() и снова делает if !b.process.Swap(true). Так как b.process = false, Swap(true) вернёт false. Значит, G2 тоже зайдёт в блок if.

Таким образом, не нарушается атомарность Swap, а просто код повторно возвращает флаг b.process в false, давая второй (и третьей, и любой) горутине шанс снова «увидеть» внутри if !Swap(true) старое значение false.


Почему конкретно возникает «зависание» (deadlock) с каналом

Посмотрим ещё раз логику внутри if !b.process.Swap(true) {...}:

go
if !b.process.Swap(true) { <-b.ch <-b.ch b.wg.Add(1) go func() { newVal := b.atomicVar.Load() b.process.Store(false) b.m.Lock() b.value = newVal b.m.Unlock() b.wg.Done() }() b.wg.Wait() b.ch <- struct{}{} } b.wg.Wait() b.ch <- struct{}{}
  • В начале блока мы забираем из канала два токена: <-b.ch, <-b.ch.
    Канал b.ch был создан размером 2, и при инициализации туда положили два struct{}{}:

    go
    b.ch = make(chan struct{}, 2) b.ch <- struct{}{} b.ch <- struct{}{}
  • После того как внутренняя анонимная горутина отработала, один токен (точнее b.ch<-struct{}{}) возвращается в канал, потом (уже после b.wg.Wait()) ещё один. Итого, чтобы корректно «освободить» канал обратно на 2 токена, нужно пройти всю эту цепочку.

Если две горутины (G1 и G2) почти одновременно (или последовательно, но пока первая полностью не восстановила токены в канал) заходят в ветку if ..., каждая будет стараться забрать по 2 токена. Итого — 4 попытки receive (<-b.ch) против имеющихся 2 буферных слотов в канале. В итоге вторая горутина «повисает» в попытке получить «лишние» токены, которых просто нет. Так получается дедлок.


Вывод

  • Атомарность Swap не означает «каждая горутина всегда увидит разное значение, если другой поток что-то делает»: она лишь гарантирует, что в рамках одного вызова Swap(true) возвращаемое «старое» значение корректно и изменяется атомарно.
  • В данном коде флаг b.process специально сбрасывается обратно в false внутри анонимной горутины, что даёт второй горутине возможность снова «зайти» в блок if !b.process.Swap(true).
  • Из-за того, что внутри этого блока идёт двойное чтение (<-b.ch два раза) и только после долгой последовательности действий мы кладём токены назад, одновременно (или почти одновременно) запущенные горутины могут «вычитать» из канала в сумме больше, чем туда возвращается в нужный момент, — и «застрять».

Другими словами, «атомарность» убирает гонки по чтению/записи одного флага, но сама по себе не решает проблему того, когда этот флаг снова выставляется в false и как синхронизируются операции с каналом. Именно это «повторное обнуление» и канал с лимитом «2» создают возможность для дедлока.

Question

вернемся к причине deadlock. Опиши подробнее исполнение, при котором происходит deadlock

Question

вернемся к причине deadlock. Опиши подробнее исполнение, при котором происходит deadlock

Share this Q&A