如何在测试中发现Goroutine泄漏
前言哈喽，大家好，我是asong;
众所周知，gorourtine的设计是Go语言并发实现的核心组成部分，易上手，但是也会遭遇各种疑难杂症，其中goroutine泄漏就是重症之一，其出现往往需要排查很久，有人说可以使用pprof来排查，虽然其可以达到目的，但是这些性能分析工具往往是在出现问题后借助其辅助排查使用的，有没有一款可以防患于未然的工具吗?当然有，goleak他来了，其由 Uber 团队开源，可以用来检测goroutine泄漏，并且可以结合单元测试，可以达到防范于未然的目的，本文我们就一起来看一看goleak。
goroutine泄漏
不知道你们在日常开发中是否有遇到过goroutine泄漏，goroutine泄漏其实就是goroutine阻塞，这些阻塞的goroutine会一直存活直到进程终结，他们占用的栈内存一直无法释放，从而导致系统的可用内存会越来越少，直至崩溃!简单总结了几种常见的泄漏原因：
·Goroutine内的逻辑进入死循坏，一直占用资源
· Goroutine配合channel/mutex使用时，由于使用不当导致一直被阻塞
· Goroutine内的逻辑长时间等待，导致Goroutine数量暴增
接下来我们使用Goroutine+channel的经典组合来展示goroutine泄漏;
func GetData() {
var ch chan struct{}
go func() {
<- ch
}()
}
func main(){
defer func() {
fmt.Println("goroutines: ", runtime.NumGoroutine())
}()
GetData()
time.Sleep(2 * time.Second)
}这个例子是channel忘记初始化，无论是读写操作都会造成阻塞，这个方法如果是写单测是检查不出来问题的：
func TestGetData(t *testing.T) {
GetData()
}运行结果：
=== RUN TestGetData
--- PASS: TestGetData (0.00s)
PASS内置测试无法满足，接下来我们引入goleak来测试一下。
goleak
github地址：https://github.com/uber-go/goleak
使用goleak主要关注两个方法即可：VerifyNone、VerifyTestMain，VerifyNone用于单一测试用例中测试，VerifyTestMain可以在TestMain中添加，可以减少对测试代码的入侵，举例如下：
使用VerifyNone:
func TestGetDataWithGoleak(t *testing.T) {
defer goleak.VerifyNone(t)
GetData()
}运行结果：
=== RUN TestGetDataWithGoleak
leaks.go:78: found unexpected goroutines:
[Goroutine 35 in state chan receive (nil chan), with asong.cloud/Golang_Dream/code_demo/goroutine_oos_detector.GetData.func1 on top of the stack:
goroutine 35 :
asong.cloud/Golang_Dream/code_demo/goroutine_oos_detector.GetData.func1()
/Users/go/src/asong.cloud/Golang_Dream/code_demo/goroutine_oos_detector/main.go:12 +0x1f
created by asong.cloud/Golang_Dream/code_demo/goroutine_oos_detector.GetData
/Users/go/src/asong.cloud/Golang_Dream/code_demo/goroutine_oos_detector/main.go:11 +0x3c
]
--- FAIL: TestGetDataWithGoleak (0.45s)
FAIL
Process finished with the exit code 1通过运行结果看到具体发生goroutine泄漏的具体代码段;使用VerifyNone会对我们的测试代码有入侵，可以采用VerifyTestMain方法可以更快的集成到测试中：
func TestMain(m *testing.M) {
goleak.VerifyTestMain(m)
}运行结果：
=== RUN TestGetData
--- PASS: TestGetData (0.00s)
PASS
goleak: Errors on successful test run: found unexpected goroutines:
[Goroutine 5 in state chan receive (nil chan), with asong.cloud/Golang_Dream/code_demo/goroutine_oos_detector.GetData.func1 on top of the stack:
goroutine 5 :
asong.cloud/Golang_Dream/code_demo/goroutine_oos_detector.GetData.func1()
/Users/go/src/asong.cloud/Golang_Dream/code_demo/goroutine_oos_detector/main.go:12 +0x1f
created by asong.cloud/Golang_Dream/code_demo/goroutine_oos_detector.GetData
/Users/go/src/asong.cloud/Golang_Dream/code_demo/goroutine_oos_detector/main.go:11 +0x3c
]
Process finished with the exit code 1VerifyTestMain的运行结果与VerifyNone有一点不同，VerifyTestMain会先报告测试用例执行结果，然后报告泄漏分析，如果测试的用例中有多个goroutine泄漏，无法精确定位到发生泄漏的具体test，需要使用如下脚本进一步分析：
# Create a test binary which will be used to run each test individually
$ go test -c -o tests
# Run each test individually, printing "." for successful tests, or the test name
# for failing tests.
$ for test in $(go test -list . | grep -E "^(Test|Example)"); do ./tests -test.run "^$test\$" &>/dev/null && echo -n "." || echo -e "\n$test failed"; done这样会打印出具体哪个测试用例失败。
goleak实现原理
从VerifyNone入口，我们查看源代码，其调用了Find方法：
// Find looks for extra goroutines, and returns a descriptive error if
// any are found.
func Find(options ...Option) error {
// 获取当前goroutine的ID
cur := stack.Current().ID()
opts := buildOpts(options...)
var stacks []stack.Stack
retry := true
for i := 0; retry; i++ {
// 过滤无用的goroutine
stacks = filterStacks(stack.All(), cur, opts)
if len(stacks) == 0 {
return nil
}
retry = opts.retry(i)
}
return fmt.Errorf("found unexpected goroutines:\n%s", stacks)
}我们在看一下filterStacks方法：
// filterStacks will filter any stacks excluded by the given opts.
// filterStacks modifies the passed in stacks slice.
func filterStacks(stacks []stack.Stack, skipID int, opts *opts) []stack.Stack {
filtered := stacks[:0]
for _, stack := range stacks {
// Always skip the running goroutine.
if stack.ID() == skipID {
continue
}
// Run any default or user-specified filters.
if opts.filter(stack) {
continue
}
filtered = append(filtered, stack)
}
return filtered
}这里主要是过滤掉一些不参与检测的goroutine stack，如果没有自定义filters，则使用默认的filters：
func buildOpts(options ...Option) *opts {
opts := &opts{
maxRetries: _defaultRetries,
maxSleep: 100 * time.Millisecond,
}
opts.filters = append(opts.filters,
isTestStack,
isSyscallStack,
isStdLibStack,
isTraceStack,
)
for _, option := range options {
option.apply(opts)
}
return opts
}从这里可以看出，默认检测20次，每次默认间隔100ms;添加默认filters;
总结一下goleak的实现原理：
使用runtime.Stack()方法获取当前运行的所有goroutine的栈信息，默认定义不需要检测的过滤项，默认定义检测次数+检测间隔，不断周期进行检测，最终在多次检查后仍没有找到剩下的goroutine则判断没有发生goroutine泄漏。
总结
本文我们分享了一个可以在测试中发现goroutine泄漏的工具，但是其还是需要完备的测试用例支持，这就暴露出测试用例的重要性，朋友们好的工具可以助我们更快的发现问题，但是代码质量还是掌握在我们自己的手中，加油吧，少年们～
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