在golang中，goroutine的并发性质使得程序的性能得到了极大的提升。但同时也带来了并发安全性和死锁问题。本文将详细介绍golang并发安全和死锁问题的发生原因，以及如何防止和解决这些问题。

1. 并发安全问题

在golang中，当多个goroutine同时访问同一个共享资源时，就会出现并发安全问题。并发安全问题主要有以下几种：

1.1 竞态条件

竞态条件是指多个goroutine同时访问同一个共享资源，导致无法预测的结果。例如以下代码：

```go
var count int

func main() {
    for i := 0; i < 100; i++ {
        go increment()
    }
    time.Sleep(time.Second)
    fmt.Println("count:", count)
}

func increment() {
    count++
}
```

在上述代码中，多个goroutine同时访问count变量，每个goroutine都会对count进行自增操作。但是，由于count变量并没有进行任何加锁保护，因此在多个goroutine同时访问count时，就会出现竞态条件。最终程序的输出结果也是无法预测的。为了解决这个问题，我们需要使用golang提供的锁机制。

1.2 锁竞争

锁机制是golang中防止并发安全问题的一种常用机制。常见的锁有sync.Mutex和sync.RWMutex两种。Mutex是一种排他锁，只能被一个goroutine持有，其他goroutine需要等待持有锁的goroutine释放锁后才能获得这个锁；而RWMutex是一种读写锁，可以被多个goroutine同时持有，但是在写锁被持有的时候，其他goroutine必须等待写锁释放后才能获取锁。

锁机制的实现需要注意锁的粒度，如果锁的粒度太大，会导致锁竞争；如果锁的粒度太小，会出现死锁问题。例如以下代码：

```go
type Cache struct {
    sync.Mutex
    data map[string]string
}

func (c *Cache) Get(key string) string {
    c.Lock()
    defer c.Unlock()
    return c.data[key]
}

func (c *Cache) Set(key string, value string) {
    c.Lock()
    defer c.Unlock()
    c.data[key] = value
}
```

在上述代码中，我们使用了sync.Mutex来保证数据的并发安全性。但是，如果在执行Get和Set方法时，有大量的goroutine同时访问cache对象，就会导致锁竞争问题。为了避免锁竞争问题，我们需要对锁进行再精细化处理。

1.3 空指针引用

在golang中，空指针引用也是一种常见的并发安全问题。当多个goroutine同时访问一个nil指针时，就会导致程序出现异常。例如以下代码：

```go
var data map[string]string

func main() {
    go func() {
        data = make(map[string]string)
        data["name"] = "John"
    }()
    go func() {
        fmt.Println(data["name"])
    }()
    time.Sleep(time.Second)
}
```

在上述代码中，我们在一个goroutine中初始化了data变量，然后在另外一个goroutine中访问data变量。但是由于没有对data变量进行保护，就会出现空指针引用问题。

为了避免这种问题，我们可以使用sync.Once来保证对象只被初始化一次。例如以下代码：

```go
var data map[string]string
var once sync.Once

func initData() {
    data = make(map[string]string)
    data["name"] = "John"
}

func main() {
    go func() {
        once.Do(initData)
    }()
    go func() {
        fmt.Println(data["name"])
    }()
    time.Sleep(time.Second)
}
```

在上述代码中，我们使用sync.Once来保证initData方法只会在第一次被调用时执行，确保data变量不会被多个goroutine同时初始化。

2. 死锁问题

死锁是指多个goroutine之间互相等待，导致程序无法继续执行的问题。golang中死锁问题的发生原因主要有以下几种：

2.1 不正确的锁粒度

在golang中，锁粒度过大或过小都会导致死锁问题。例如，在以下代码中：

```go
type Cache struct {
    sync.Mutex
    data map[string]string
}

func (c *Cache) Get(key string) string {
    c.Mutex.Lock()
    defer c.Mutex.Unlock()
    return c.data[key]
}

func (c *Cache) Set(key string, value string) {
    c.Mutex.Lock()
    defer c.Mutex.Unlock()
    c.data[key] = value
}

type User struct {
    sync.Mutex
    name string
}

func (u *User) UpdateName(name string) {
    u.Mutex.Lock()
    defer u.Mutex.Unlock()
    u.name = name
}

func (u *User) GetName() string {
    u.Mutex.Lock()
    defer u.Mutex.Unlock()
    return u.name
}

func main() {
    cache := &Cache{data: make(map[string]string)}
    user := &User{name: "John"}
    go func() {
        cache.Get("name")
        user.UpdateName("Tom")
    }()
    go func() {
        cache.Set("name", "Smith")
        user.GetName()
    }()
    time.Sleep(time.Second)
}
```

我们在Cache和User两个结构体中都使用了sync.Mutex来保证并发安全性。但是在两个goroutine中，一个要获取Cache的值，一个要获取User的值，这就导致了锁竞争和死锁问题。为了避免这种问题，我们需要对锁粒度进行再精细化处理。

2.2 单纯的channel通信

在golang中，channel通信是一种常用的并发协作机制。但是，当使用channel通信时，如果不加以限制，就会导致死锁问题。例如以下代码：

```go
func main() {
    ch1, ch2 := make(chan int), make(chan int)
    go func() {
        for {
            select {
            case x := <-ch1:
                fmt.Println("ch1:", x)
                ch2 <- x
            case y := <-ch2:
                fmt.Println("ch2:", y)
                ch1 <- y
            }
        }
    }()
    ch1 <- 1
    time.Sleep(time.Second)
}
```

在上述代码中，我们使用了两个无缓冲的channel ch1和ch2，每个goroutine都要向对方发送数据和接收数据。然而由于两个goroutine之间并没有任何协调机制，就会导致死锁问题。为了避免这种问题，我们可以使用缓冲区来解决问题。

2.3 代码逻辑问题

在golang中，死锁也有可能是代码逻辑问题导致的。例如以下代码：

```go
func main() {
    ch := make(chan int)
    go func() {
        ch <- 1
    }()
    <-ch
    <-ch
}
```

在上述代码中，我们在goroutine中向ch通道发送了一个值，但是在主线程中没有从ch通道中接收这个值，就导致了死锁问题。为了避免这种问题，我们需要在代码中注意逻辑正确性。

综上所述，golang中的并发安全和死锁问题是我们在开发过程中必须要注意的问题。为了避免这些问题，我们需要在代码中使用合适的锁机制，并且保证锁的粒度不会过大或过小；同时，在使用channel通信时，需要注意缓冲区的使用问题。