Golang中的同步工具Sync.Cond详解

sync.Cond

sync.Cond是Golang标准库提供的一个基于互斥锁/读写锁实现的条件变量类型，用于协调访问共享资源的多个goroutine。当共享资源状态发生变化时，可以通知等待条件变化而阻塞的goroutine。sync.Cond提供了一个创建方法和三个成员方法，如下：

• NewCond(l Locker) ，创建Cond对象，需要传入一个锁对象，互斥锁或读写锁；
• Wait()，阻塞当前goroutine，等待通知信号；
• Signal()，发送信号通知，唤醒一个等待的goroutine；
• Broadcast()，发送信号通知，唤醒多个等待的goroutine。

sync.Cond需要与一个互斥锁或读写锁一起使用，以确保不会同时操作共享资源。当处于锁定状态时，goroutine将阻塞在Wait()方法中，直到另一个goroutine通过Broadcast()、Signal()方法发出通知信号。

使用方法和示例

具体使用方法如下：

创建一个Mutex对象

var mutex = sync.Mutex{}

创建Cond对象，传入Mutex

cond := sync.NewCond(&mutex)

等待通知信号，阻塞当前goroutine

cond.Wait()

发送通知信号，唤醒一个或多个等待的goroutine

cond.Signal() // 唤醒一个goroutine
// 或者 cond.Broadcast() 唤醒多个goroutine

看一个示例：

package main

import (
	"log"
	"sync"
	"time"
)

func read(index int, c *sync.Cond) {
	c.L.Lock()
	c.Wait()
	log.Println(index, "开始读")
	c.L.Unlock()
}

func write(c *sync.Cond) {
	log.Println("开始写")
	time.Sleep(time.Second)
	log.Println("唤醒其中一个goroutine")
	c.Signal()
}

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

	for i := 1; i <= 5; i++ {
		go func(index int) {
			read(index, cond)
		}(i)
	}

	write(cond)

	time.Sleep(time.Second * 3)
}

输出内容如下：

2023/05/19 22:01:34 开始写
2023/05/19 22:01:35 唤醒其中一个goroutine
2023/05/19 22:01:35 2 开始读

可以看出，Signal()方法只唤醒了一个goroutine，可以把第二十行更改为c.Broadcast()，运行看下效果，会发现所有goroutine都被唤醒了。

小结

sync.Cond通过基于底层机制制定通知等待列表，在goroutine等待通知时将它添加到等待通知的列表中，然后通过Signal()或Broadcast()方法发出通知信号来唤醒等待的goroutine，实现条件变量和goroutine的通信和同步。

使用sync.Cond可以使并发编程更加高效和灵活，避免了使用time.Sleep()或者空for循环的一些缺点。但是，使用条件变量也需要小心使用，必须避免死锁和竞态条件等问题。