在 Go 中寫入'stdout”真的是線程安全的嗎？

stdout 上的並發寫入執行緒安全嗎？

這個問題涉及並發寫入標準輸出（stdout）流的線程安全性去。具體來說，請考慮以下程式碼：

<code class="go">package main

import (
    "fmt"
    "os"
    "strings"
)

func main() {
    x := strings.Repeat(" ", 1024)
    go func() {
        for {
            fmt.Fprintf(os.Stdout, x+"aa\n")
        }
    }()

    go func() {
        for {
            fmt.Fprintf(os.Stdout, x+"bb\n")
        }
    }()

    go func() {
        for {
            fmt.Fprintf(os.Stdout, x+"cc\n")
        }
    }()

    go func() {
        for {
            fmt.Fprintf(os.Stdout, x+"dd\n")
        }
    }()

    <-make(chan bool)
}</code>

儘管沒有任何明顯的資料競爭，但關於此程式碼的線程安全性仍存在一些爭論。為了澄清這個問題，讓我們深入研究寫入 stdout 的機制並檢查建議和參考。

FMT 套件和 IO.Writer

fmt 套件函數，例如 fmt.Fprintf，接受實現 io.Writer 介面的參數。它們在內部呼叫此介面的 Write 方法。

作業系統和對 stdout 的並發存取

os.Stdout 是 io.Writer 介面的實現，它將輸出定向到系統的標準輸出。當多個 goroutine 並發寫入 os.Stdout 時，該操作的實際語意將委託給底層作業系統。

在 POSIX 系統中，使用 write(2) 系統呼叫。 POSIX 指定並發 write(2) 呼叫對於常規檔案和符號連結是原子的。但是，此保證不適用於其他文件類型或非 POSIX 系統。

Go 標準庫和包裝器

Go 標準庫提供了用於寫入的包裝器檔案描述符和套接字。這些包裝器實作 io.Writer 接口，並且在 os.Stdout 的情況下，將操作重定向到相關的系統呼叫。

Go 運作時確保這些包裝器對於同時存取在內部是安全的。然而，它們只是將寫入轉發到底層作業系統，因此並發語意最終由作業系統決定。

並發 stdout 寫入的影響

• 並發呼叫 fmt.Fprintf 寫入 os.Stdout 在 Go 運行時內並發使用是安全的。
• 輸出的實際順序可能是不確定的，取決於作業系統、Go 運行時、

建議

• 如果並發寫入stdout 的輸出順序至關重要，請考慮使用同步機制來強制執行特定的順序
• 日誌包提供了一個日誌框架，其中包括透過可控時間戳和日誌頭將執行緒安全日誌記錄到stdout（或其他目的地）。

參考文獻

• POSIX write(2) 系統呼叫：https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/functions/ write.html
• Go 中的io.Writer 介面： https://pkg.go.dev/io#Writer
• Go 中的Fmt 套件：https://pkg.go. dev/fmt
• Go 中的日誌包：https:// pkg.go.dev/log

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