使用 sync.Cond 解決并發(fā)訪問共享資源問題

在并發(fā)編程中，當(dāng)多個(gè) goroutine 需要訪問共享資源時(shí)，我們需要使用一些機(jī)制來協(xié)調(diào)它們的執(zhí)行順序，以避免競態(tài)條件和數(shù)據(jù)不一致的問題。在 Go 語言中，sync.Cond 條件變量就是一種常用的機(jī)制，它可以用來等待和通知其他 goroutine。

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sync.Cond 和互斥鎖的區(qū)別

互斥鎖（sync.Mutex）用于保護(hù)臨界區(qū)和共享資源，而 sync.Cond 則用于協(xié)調(diào)多個(gè) goroutine 的執(zhí)行順序。互斥鎖只能一個(gè) goroutine 持有鎖，其他 goroutine 必須等待鎖被釋放才能繼續(xù)執(zhí)行。而 sync.Cond 可以讓等待的 goroutine 在條件滿足時(shí)被喚醒，進(jìn)而繼續(xù)執(zhí)行。

sync.Cond 的四個(gè)方法

sync.Cond 的定義如下：

// Each Cond has an associated Locker L (often a *Mutex or *RWMutex),
// which must be held when changing the condition and
// when calling the Wait method.
//
// A Cond must not be copied after first use.
type Cond struct {
        noCopy noCopy

        // L is held while observing or changing the condition
        L Locker

        notify  notifyList
        checker copyChecker
}

每個(gè) Cond 實(shí)例都會(huì)關(guān)聯(lián)一個(gè)鎖 L（互斥鎖 *Mutex，或讀寫鎖 *RWMutex），當(dāng)修改條件或者調(diào)用 Wait 方法時(shí)，必須加鎖。

1. NewCond 創(chuàng)建實(shí)例

func NewCond(l Locker) *Cond

NewCond 方法用于創(chuàng)建一個(gè) Cond 實(shí)例，并關(guān)聯(lián)一個(gè)鎖（互斥鎖或讀寫鎖）。

2. Broadcast 廣播喚醒所有等待的 goroutine

// Broadcast wakes all goroutines waiting on c.
//
// It is allowed but not required for the caller to hold c.L
// during the call.
func (c *Cond) Broadcast()

Broadcast 方法用于喚醒所有等待條件變量 c 的 goroutine。它不需要持有鎖來調(diào)用。

3. Signal 喚醒一個(gè)等待的 goroutine

// Signal wakes one goroutine waiting on c, if there is any.
//
// It is allowed but not required for the caller to hold c.L
// during the call.
func (c *Cond) Signal()

Signal 方法用于喚醒一個(gè)等待條件變量 c 的 goroutine。它不需要持有鎖來調(diào)用。

4. Wait 等待條件變量滿足

// Wait atomically unlocks c.L and suspends execution
// of the calling goroutine. After later resuming execution,
// Wait locks c.L before returning. Unlike in other systems,
// Wait cannot return unless awoken by Broadcast or Signal.
//
// Because c.L is not locked when Wait first resumes, the caller
// typically cannot assume that the condition is true when
// Wait returns. Instead, the caller should Wait in a loop:
//
//    c.L.Lock()
//    for !condition() {
//        c.Wait()
//    }
//    ... make use of condition ...
//    c.L.Unlock()
//
func (c *Cond) Wait()

Wait 方法會(huì)自動(dòng)釋放鎖，并掛起當(dāng)前的 goroutine，直到條件變量 c 被 Broadcast 或 Signal 喚醒。被喚醒后，Wait 方法會(huì)重新獲得鎖，并繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的代碼。

使用示例

下面是一個(gè)使用 sync.Cond 的示例，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡單的讀寫同步機(jī)制：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

var done = false

func read(str string, c *sync.Cond) {
    c.L.Lock()
    for !done {
        c.Wait()
    }
    fmt.Println(str, "start reading")
    c.L.Unlock()
}

func write(str string, c *sync.Cond) {
    fmt.Println(str, "start writing")
    time.Sleep(2 * time.Second)
    c.L.Lock()
    done = true
    c.L.Unlock()
    fmt.Println(str, "wake up all")
    c.Broadcast()
}

func main() {
    m := &sync.Mutex{}
    c := sync.NewCond(m)

    go read("reader1", c)
    go read("reader2", c)
    write("writer", c)

    time.Sleep(5 * time.Second)
}

在這個(gè)示例中，有兩個(gè)讀取協(xié)程（reader1 和 reader2）和一個(gè)寫入?yún)f(xié)程（writer）。寫入?yún)f(xié)程在執(zhí)行后會(huì)通知所有等待的讀取協(xié)程，讀取協(xié)程在條件滿足時(shí)才能開始讀取。

輸出結(jié)果如下：

writer start writing
writer wake up all
reader2 start reading
reader1 start reading

通過使用 sync.Cond，我們可以很方便地實(shí)現(xiàn)多個(gè) goroutine 之間的等待和通知機(jī)制，從而更好地協(xié)調(diào)并發(fā)訪問共享資源的執(zhí)行順序。

文章題目：使用sync.Cond來協(xié)調(diào)并發(fā)goroutine的訪問共享資源
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