Go语言中sync.Cond使用详解
sync.cond 可以用来干什么?
golang 的 sync 包中的 cond 实现了一种条件变量,可以使用多个 reader 等待公共资源。
每个 cond 都会关联一个 lock ,当修改条件或者调用 wait 方法,必须加锁,保护 condition。 有点类似 java 中的 wait 和 notifyall。
sync.cond 条件变量是用来协调想要共享资源的那些 goroutine, 当共享资源的状态发生变化时,可以被用来通知被互斥锁阻塞的 gorountine。
与 sync.mutex 的区别
sync.cond 基于互斥锁,和互斥锁有什么区别?
sync.mutex 通常用来保护临界区和共享资源,条件变量 sync.cond 用来协调想要访问的共享资源。
sync.cond 使用场景
有一个协程正在接收数据,其他协程必须等待这个协程接收完数据,才能读取到正确的数据。
上述情形下,如果单纯的使用 channel 或者互斥锁,只能有一个协程可以等待,并读取到数据,没办法通知其他协程也读取数据。
这个时候怎么办?
- 可以用一个全局变量标识第一个协程是否接收数据完毕,剩下的协程反复检查该变量的值,直到读取到数据。
- 也可创建多个 channel, 每个协程阻塞在一个 channel 上,由接收数据的协程在数据接收完毕后,挨个通知。
然后 go 中其实内置来一个 sync.cond 来解决这个问题。
sync.cond
// 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 }
可以看到每个 cond 都会关联一个 锁 l (互斥锁 mutex, 或者读写锁 * rmmutex), 当修改条件或者使用 wait 的时候必须要加锁。
sync.cond 有哪些方法
newcond 创建实例
func newcond(l locker) *cond
newcond 创建实例需要关联一个锁。
具体实例:
cadence := sync.newcond(&sync.mutex{})
broadcast 广播唤醒所有
// 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 唤醒所有等待条件变量 c 的 goroutine,无需锁保护。
具体实例:
go func() { for range time.tick(1 * time.millisecond) { cadence.broadcast() } }()
signal 唤醒一个协程
// 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 只唤醒任意1个等待条件变量 c 的 goroutine,无需锁保护。 有点类似 java 中的 notify
wait 等待
// 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()
调用 wait 会自动释放锁 c.l,并挂起调用者所在的 goroutine,因此当前协程会阻塞在 wait 方法调用的地方。如果其他协程调用了 signal 或 broadcast 唤醒了该协程,wait 方法结束阻塞时,并重新给 c.l 加锁,并且继续执行 wait 后面的代码
代码示例:
c.l.lock() for !condition() { c.wait() } ... make use of condition ... c.l.unlock()
代码示例
package sync import ( "log" "sync" "testing" "time" ) var done = false func read(name string, c *sync.cond) { c.l.lock() for !done { c.wait() } log.println(name, "starts reading") c.l.unlock() } func write(name string, c *sync.cond) { log.println(name, "starts writing") time.sleep(time.second) c.l.lock() done = true c.l.unlock() log.println(name, "wakes all") c.broadcast() } func testsynccond(t *testing.t) { cond := sync.newcond(&sync.mutex{}) go read("reader1", cond) go read("reader2", cond) go read("reader3", cond) write("writer", cond) time.sleep(time.second * 3) }
运行结果
=== run testsynccond
2021/08/26 11:06:48 writer starts writing
2021/08/26 11:06:49 writer wakes all
2021/08/26 11:06:49 reader3 starts reading
2021/08/26 11:06:49 reader2 starts reading
2021/08/26 11:06:49 reader1 starts reading
--- pass: testsynccond (4.01s)
pass
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