引言
在探讨 Go 语言中的同步机制时，大多数开发者都熟悉 sync.Mutex 和 sync.RWMutex。然而，还有一个强大但经常被忽视的同步原语：sync.Cond。本文将详细介绍 sync.Cond，解释它的工作原理，并通过实际示例说明其应用场景。
什么是 sync.Cond？
当一个 goroutine 需要等待一些特定的事情发生时，例如一些共享数据发生变化，它就会 “阻塞”，这意味着它只是暂停工作，直到获得继续工作的许可。最基本的方法是使用循环，甚至可以添加 time.Sleep，以防止 CPU 忙碌等待而发疯。
sync.Cond 是一个条件变量，它提供了一种等待和通知 goroutine 的机制。它在需要多个 goroutine 基于某个条件进行协调的场景中特别有用。
基本语法如下：
var mu sync.Mutex
cond := sync.NewCond(&mu)
sync.Cond 主要提供三个方法：
- Wait() - 暂停当前 goroutine 的执行，直到收到通知
- Signal() - 唤醒一个等待的 goroutine
- Broadcast() - 唤醒所有等待的 goroutine
实际示例
让我们通过一个队列处理的例子来理解 sync.Cond 的用法：
type Queue struct {
cond *sync.Cond
data []interface{}
capacity int
}
func NewQueue(capacity int) *Queue {
return &Queue{
cond: sync.NewCond(&sync.Mutex{}),
capacity: capacity,
}
}
func (q *Queue) Put(item interface{}) {
q.cond.L.Lock()
defer q.cond.L.Unlock()
// 当队列已满时等待
for len(q.data) == q.capacity {
q.cond.Wait()
}
q.data = append(q.data, item)
// 通知等待中的消费者
q.cond.Signal()
}
func (q *Queue) Get() interface{} {
q.cond.L.Lock()
defer q.cond.L.Unlock()
// 当队列为空时等待
for len(q.data) == 0 {
q.cond.Wait()
}
item := q.data[0]
q.data = q.data[1:]
// 通知等待中的生产者
q.cond.Signal()
return item
}
sync.Cond 的关键特性
避免虚假唤醒：
for !condition() { cond.Wait() }使用 for 循环而不是 if 语句来检查条件，这样可以防止虚假唤醒。
必须持有锁：
调用 Wait() 前必须持有锁 Wait() 会自动释放锁，并在被唤醒时重新获取锁 Signal vs Broadcast：Signal() 只唤醒一个等待的 goroutine Broadcast() 唤醒所有等待的 goroutine 适用场景
- 生产者-消费者模式
- 资源池管理
- 任务队列处理
- 等待特定条件满足
示例：等待特定条件
type Server struct {
cond *sync.Cond
ready bool
}
func NewServer() *Server {
return &Server{
cond: sync.NewCond(&sync.Mutex{}),
}
}
func (s *Server) WaitForReady() {
s.cond.L.Lock()
defer s.cond.L.Unlock()
for !s.ready {
s.cond.Wait()
}
}
func (s *Server) SetReady() {
s.cond.L.Lock()
s.ready = true
s.cond.L.Unlock()
s.cond.Broadcast()
}
##最佳实践
- 始终使用 for 循环进行条件检查
- 确保正确的锁定/解锁操作
- 适当选择 Signal() 或 Broadcast()
- 避免在持有锁时执行耗时操作
性能考虑 - sync.Cond 在以下情况下特别高效：
- 多个 goroutine 需要等待特定条件
- 条件满足时只需要唤醒部分而非全部 goroutine
- 需要精确控制 goroutine 的唤醒时机
结论
sync.Cond 是 Go 语言中一个强大但常被忽视的同步工具。它在需要基于条件协调多个 goroutine 的场景中特别有用。通过合理使用 sync.Cond，我们可以实现更高效和优雅的并发控制。