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本篇內(nèi)容介紹了“Go語言sync.Cond如何使用”的有關(guān)知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠?qū)W有所成！
sync.Cond是Go語言標準庫中的一個類型，代表條件變量。條件變量是用于多個goroutine之間進行同步和互斥的一種機制。sync.Cond可以用于等待和通知goroutine，以便它們可以在特定條件下等待或繼續(xù)執(zhí)行。
sync.Cond的定義如下，提供了Wait ,Singal,Broadcast以及NewCond方法
type Cond struct {
noCopy noCopy
// L is held while observing or changing the condition
L Locker
notify notifyList
checker copyChecker
}
func NewCond(l Locker) *Cond {}
func (c *Cond) Wait() {}
func (c *Cond) Signal() {}
func (c *Cond) Broadcast() {}NewCond方法： 提供創(chuàng)建Cond實例的方法
Wait方法: 使當前線程進入阻塞狀態(tài)，等待其他協(xié)程喚醒
Singal方法: 喚醒一個等待該條件變量的線程，如果沒有線程在等待，則該方法會立即返回。
Broadcast方法: 喚醒所有等待該條件變量的線程，如果沒有線程在等待，則該方法會立即返回。
當使用sync.Cond時，通常需要以下幾個步驟：
定義一個互斥鎖，用于保護共享數(shù)據(jù)；
創(chuàng)建一個sync.Cond對象，關(guān)聯(lián)這個互斥鎖；
在需要等待條件變量的地方，獲取這個互斥鎖，并使用Wait方法等待條件變量被通知；
在需要通知等待的協(xié)程時，使用Signal或Broadcast方法通知等待的協(xié)程。
最后，釋放這個互斥鎖。
下面是一個使用sync.Cond的簡單示例，實現(xiàn)了一個生產(chǎn)者-消費者模型：
var (
// 1. 定義一個互斥鎖
mu sync.Mutex
cond *sync.Cond
count int
)
func init() {
// 2.將互斥鎖和sync.Cond進行關(guān)聯(lián)
cond = sync.NewCond(&mu)
}
func worker(id int) {
// 消費者
for {
// 3. 在需要等待的地方,獲取互斥鎖，調(diào)用Wait方法等待被通知
mu.Lock()
// 這里會不斷循環(huán)判斷 是否有待消費的任務
for count == 0 {
cond.Wait() // 等待任務
}
count--
fmt.Printf("worker %d: 處理了一個任務\n", id)
// 5. 最后釋放鎖
mu.Unlock()
}
}
func main() {
// 啟動5個消費者
for i := 1; i <= 5; i++ {
go worker(i)
}
for {
// 生產(chǎn)者
time.Sleep(1 * time.Second)
mu.Lock()
count++
// 4. 在需要等待的地方,獲取互斥鎖，調(diào)用BroadCast/Singal方法進行通知
cond.Broadcast()
mu.Unlock()
}
}在這個示例中，創(chuàng)建一個生產(chǎn)者在生產(chǎn)任務，同時創(chuàng)建五個消費者來消費任務。當任務數(shù)為0時，此時消費者會調(diào)用Wait方法進入阻塞狀態(tài)，等待生產(chǎn)者的通知。
當生產(chǎn)者產(chǎn)生任務后，使用Broadcast方法通知所有的消費者，喚醒處于阻塞狀態(tài)的消費者，開始消費任務。這里使用sync.Cond實現(xiàn)多個協(xié)程之間的通信和同步。
這里的原因在于調(diào)用Wait方法前如果不加鎖，有可能會出現(xiàn)競態(tài)條件。
這里假設多個協(xié)程都處于等待狀態(tài)，然后一個協(xié)程調(diào)用了Broadcast喚醒了其中一個或多個協(xié)程，此時這些協(xié)程都會被喚醒。
如下，假設調(diào)用Wait方法前沒有加鎖的話，那么所有協(xié)程都會去調(diào)用condition方法去判斷是否滿足條件，然后都通過驗證，執(zhí)行后續(xù)操作。
for !condition() {
c.Wait()
}
c.L.Lock()
// 滿足條件情況下,執(zhí)行的邏輯
c.L.Unlock()此時會出現(xiàn)的情況為，本來是需要在滿足condition方法的前提下，才能執(zhí)行的操作?，F(xiàn)在有可能的效果，為前面一部分協(xié)程執(zhí)行時，還是滿足condition條件的；但是后面的協(xié)程，盡管不滿足condition條件，還是執(zhí)行了后續(xù)操作，可能導致程序出錯。
正確的用法應該是，在調(diào)用Wait方法前便加鎖，那么即使多個協(xié)程被喚醒，一次也只會有一個協(xié)程判斷是否滿足condition條件，然后執(zhí)行后續(xù)操作。這樣子就不會出現(xiàn)多個協(xié)程同時判斷，導致不滿足條件，也執(zhí)行后續(xù)操作的情況出現(xiàn)。
c.L.Lock()
for !condition() {
c.Wait()
}
// 滿足條件情況下,執(zhí)行的邏輯
c.L.Unlock()sync.Cond是為了協(xié)調(diào)多個協(xié)程之間對共享數(shù)據(jù)的訪問而設計的。使用sync.Cond的場景通常都涉及到對共享數(shù)據(jù)的操作，如果沒有共享數(shù)據(jù)的操作，那么沒有太大必要使用sync.Cond來進行協(xié)調(diào)。當然，如果存在重復喚醒的場景，即使沒有對共享數(shù)據(jù)的操作，也是可以使用sync.Cond來進行協(xié)調(diào)的。
通常情況下，使用sync.Cond的場景為：多個協(xié)程需要訪問同一份共享數(shù)據(jù)，需要等待某個條件滿足后才能訪問或修改這份共享數(shù)據(jù)。
在這些場景下，使用sync.Cond可以方便地實現(xiàn)對共享數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)，避免了多個協(xié)程之間的競爭和沖突，保證了共享數(shù)據(jù)的正確性和一致性。因此，如果沒有涉及到共享數(shù)據(jù)的操作，就沒有必要使用sync.Cond來進行協(xié)調(diào)。
下面舉一個使用 sync.Cond 的例子，用它來實現(xiàn)生產(chǎn)者-消費者模型。生產(chǎn)者往items放置元素，當items滿了之后，便進入等待狀態(tài)，等待消費者喚醒。消費者從items中取數(shù)據(jù)，當items空了之后，便進入等待狀態(tài)，等待生產(chǎn)者喚醒。
這里多個協(xié)程對同一份數(shù)據(jù)進行操作，且需要基于該數(shù)據(jù)判斷是否喚醒其他協(xié)程或進入阻塞狀態(tài)，來實現(xiàn)多個協(xié)程的同步和協(xié)調(diào)。sync.Cond就適合在這種場景下使用，其正是為這種場景設計的。
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
type Queue struct {
items []int
cap int
lock sync.Mutex
cond *sync.Cond
}
func NewQueue(cap int) *Queue {
q := &Queue{
items: make([]int, 0),
cap: cap,
}
q.cond = sync.NewCond(&q.lock)
return q
}
func (q *Queue) Put(item int) {
q.lock.Lock()
defer q.lock.Unlock()
for len(q.items) == q.cap {
q.cond.Wait()
}
q.items = append(q.items, item)
q.cond.Broadcast()
}
func (q *Queue) Get() int {
q.lock.Lock()
defer q.lock.Unlock()
for len(q.items) == 0 {
q.cond.Wait()
}
item := q.items[0]
q.items = q.items[1:]
q.cond.Broadcast()
return item
}
func main() {
q := NewQueue(10)
// Producer
go func() {
for {
q.Put(i)
fmt.Printf("Producer: Put %d\n", i)
time.Sleep(100 * time.Millisecond)
}
}()
// Consumer
go func() {
for {
item := q.Get()
fmt.Printf("Consumer: Get %d\n", item)
time.Sleep(200 * time.Millisecond)
}
}()
wg.Wait()
}在某些場景中，由于不滿足某種條件，此時協(xié)程進入阻塞狀態(tài)，等待條件滿足后，由其他協(xié)程喚醒，再繼續(xù)執(zhí)行。在整個流程中，可能會多次進入阻塞狀態(tài)，多次被喚醒的情況。
比如上面生產(chǎn)者和消費者模型的例子，生產(chǎn)者可能會產(chǎn)生一批任務，然后喚醒消費者，消費者消費完之后，會進入阻塞狀態(tài)，等待下一批任務的到來。所以這個流程中，協(xié)程可能多次進入阻塞狀態(tài)，然后再多次被喚醒。
sync.Cond能夠?qū)崿F(xiàn)即使協(xié)程多次進入阻塞狀態(tài)，也能重復喚醒該協(xié)程。所以，當出現(xiàn)需要實現(xiàn)重復喚醒的場景時，使用sync.Cond也是非常合適的。
在Sync.Cond存在一個通知隊列，保存了所有處于等待狀態(tài)的協(xié)程。通知隊列定義如下:
type notifyList struct {
wait uint32
notify uint32
lock uintptr // key field of the mutex
head unsafe.Pointer
tail unsafe.Pointer
}當調(diào)用Wait方法時，此時Wait方法會釋放所持有的鎖，然后將自己放到notifyList等待隊列中等待。此時會將當前協(xié)程加入到等待隊列的尾部，然后進入阻塞狀態(tài)。
當調(diào)用Signal 時，此時會喚醒等待隊列中的第一個協(xié)程，其他繼續(xù)等待。如果此時沒有處于等待狀態(tài)的協(xié)程，調(diào)用Signal不會有其他作用，直接返回。當調(diào)用BoradCast方法時，則會喚醒notfiyList中所有處于等待狀態(tài)的協(xié)程。
sync.Cond的代碼實現(xiàn)比較簡單，協(xié)程的喚醒和阻塞已經(jīng)由運行時包實現(xiàn)了，sync.Cond的實現(xiàn)直接調(diào)用了運行時包提供的API。
Wait方法首先調(diào)用runtime_notifyListAd方法，將自己加入到等待隊列中，然后釋放鎖，等待其他協(xié)程的喚醒。
func (c *Cond) Wait() {
// 將自己放到等待隊列中
t := runtime_notifyListAdd(&c.notify)
// 釋放鎖
c.L.Unlock()
// 等待喚醒
runtime_notifyListWait(&c.notify, t)
// 重新獲取鎖
c.L.Lock()
}Singal方法調(diào)用runtime_notifyListNotifyOne喚醒等待隊列中的一個協(xié)程。
func (c *Cond) Signal() {
// 喚醒等待隊列中的一個協(xié)程
runtime_notifyListNotifyOne(&c.notify)
}Broadcast方法調(diào)用runtime_notifyListNotifyAll喚醒所有處于等待狀態(tài)的協(xié)程。
func (c *Cond) Broadcast() {
// 喚醒等待隊列中所有的協(xié)程
runtime_notifyListNotifyAll(&c.notify)
}在上面2.5已經(jīng)說明了，調(diào)用Sync.Cond方法前需要加鎖，否則有可能出現(xiàn)競態(tài)條件。而且，現(xiàn)有的sync.Cond的實現(xiàn)，如果在調(diào)用Wait方法前未加鎖，此時會直接panic，下面是一個簡單例子的說明:
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
var (
count int
cond *sync.Cond
lk sync.Mutex
)
func main() {
cond = sync.NewCond(&lk)
wg := sync.WaitGroup{}
wg.Add(2)
go func() {
defer wg.Done()
for {
time.Sleep(time.Second)
count++
cond.Broadcast()
}
}()
go func() {
defer wg.Done()
for {
time.Sleep(time.Millisecond * 500)
//cond.L.Lock()
for count%10 != 0 {
cond.Wait()
}
t.Logf("count = %d", count)
//cond.L.Unlock()
}
}()
wg.Wait()
}上面代碼中，協(xié)程一每隔1s，將count字段的值自增1，然后喚醒所有處于等待狀態(tài)的協(xié)程。協(xié)程二執(zhí)行的條件為count的值為10的倍數(shù)，此時滿足執(zhí)行條件，喚醒后將會繼續(xù)往下執(zhí)行。
但是這里在調(diào)用sync.Wait方法前，沒有先獲取鎖，下面是其執(zhí)行結(jié)果，會拋出 fatal error: sync: unlock of unlocked mutex 錯誤，結(jié)果如下:
count = 0 fatal error: sync: unlock of unlocked mutex
因此，在調(diào)用Wait方法前，需要先獲取到與sync.Cond關(guān)聯(lián)的鎖，否則會直接拋出異常。
調(diào)用sync.Wait方法，協(xié)程進入阻塞狀態(tài)后被喚醒，沒有重新檢查條件變量，此時有可能仍然處于不滿足條件變量的場景下。然后直接執(zhí)行后續(xù)操作，有可能會導致程序出錯。下面舉一個簡單的例子:
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
var (
count int
cond *sync.Cond
lk sync.Mutex
)
func main() {
cond = sync.NewCond(&lk)
wg := sync.WaitGroup{}
wg.Add(3)
go func() {
defer wg.Done()
for {
time.Sleep(time.Second)
cond.L.Lock()
// 將flag 設置為true
flag = true
// 喚醒所有處于等待狀態(tài)的協(xié)程
cond.Broadcast()
cond.L.Unlock()
}
}()
for i := 0; i < 2; i++ {
go func(i int) {
defer wg.Done()
for {
time.Sleep(time.Millisecond * 500)
cond.L.Lock()
// 不滿足條件，此時進入等待狀態(tài)
if !flag {
cond.Wait()
}
// 被喚醒后，此時可能仍然不滿足條件
fmt.Printf("協(xié)程 %d flag = %t", i, flag)
flag = false
cond.L.Unlock()
}
}(i)
}
wg.Wait()
}在這個例子，我們啟動了一個協(xié)程，定時將flag設置為true，相當于每隔一段時間，便滿足執(zhí)行條件，然后喚醒所有處于等待狀態(tài)的協(xié)程。
然后又啟動了兩個協(xié)程，在滿足條件的前提下，開始執(zhí)行后續(xù)操作，但是這里協(xié)程被喚醒后，沒有重新檢查條件變量，具體看第39行。這里會出現(xiàn)的場景是，第一個協(xié)程被喚醒后，此時執(zhí)行后續(xù)操作，然后將flag重新設置為false，此時已經(jīng)不滿足條件了。之后第二個協(xié)程喚醒后，獲取到鎖，沒有重新檢查此時是否滿足執(zhí)行條件，直接向下執(zhí)行，這個就和我們預期不符，可能會導致程序出錯，代碼執(zhí)行效果如下:
協(xié)程 1 flag = true
協(xié)程 0 flag = false
協(xié)程 1 flag = true
協(xié)程 0 flag = false
可以看到，此時協(xié)程0執(zhí)行時，flag的值均為false,說明此時其實并不符合執(zhí)行條件，可能會導致程序出錯。因此正確用法應該像下面這樣子，被喚醒后，需要重新檢查條件變量，滿足條件之后才能繼續(xù)向下執(zhí)行。
c.L.Lock()
// 喚醒后,重新檢查條件變量是否滿足條件
for !condition() {
c.Wait()
}
// 滿足條件情況下,執(zhí)行的邏輯
c.L.Unlock()“Go語言sync.Cond如何使用”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實用文章！
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