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背景
编写代码过程中#xff0c; 通常有主协程和多个子协程进行协作的过程#xff0c;比如通过 WaitGroup 可以实现当所有子协程完成之后#xff0c; 主协程再继续执行。
如上的场景是主协程等待子协程达到某个状态再继续运行。 但是反过来怎么…Golang 并发 Cond条件变量
背景
编写代码过程中 通常有主协程和多个子协程进行协作的过程比如通过 WaitGroup 可以实现当所有子协程完成之后 主协程再继续执行。
如上的场景是主协程等待子协程达到某个状态再继续运行。 但是反过来怎么操作呢要求一组子协程等待主协达到某个状态时才继续运行。这个时候就需要用到 Cond 了
简介
Cond 是和某个条件相关在条件还没有满足的时候所有等待这个条件的协程都会被阻塞住只有这个条件满足的时候等待的协程才可能继续进行下去。Cond 在初始化的时候需要关联一个 Locker 接口的实例一般会使用 Mutex 或者 RWMutex。Cond 关联的 Locker 实例可以通过 c.L 访问它内部维护着一个先入先出的等待队列。
Cond 分别有三个方法如下所示
Wait
会把当前协程放入Cond的等待队列中并阻塞直到被Signal或者Broadcast方法从等待队列中移除并唤醒用于子协程阻塞。
Signal
主协程唤醒等待队列中的一个子协程先唤醒最先阻塞的子协程被唤醒的子协程继续执行。
Broadcast
主协程唤醒等待队列中的全部协程所有子协程继续执行。 注意调用 Signal 和 Broadcast 方法不强求持有c.L的锁调用Wait方法是必须要持有c.L的锁。 Signal的使用场景
大家都去医院先排队然后等待叫号先排队的先叫号。这次模拟有5个病人分别先排队。 然后护士根据排队先后来叫号 具体场景是5个病人在三秒中之内分别排号护士今天要叫5个号一秒叫一个叫完5个号就结束了 代码如下
func TestCondSignal(t *testing.T) {c : sync.NewCond(sync.Mutex{})num : 0// 当前叫号是几号hand_num : 0for i : 0; i 5; i {go func(i int) {// 分别在不同时间排队time.Sleep(time.Second * time.Duration(rand.Int63n(10)))c.L.Lock()num// 当前取得号。cur : numfmt.Printf(%s %d 号病人取到了 %d 号\n, time.Now().Format(2006-01-02 15:04:05), i, cur)// 取到号了等待叫号c.Wait()fmt.Printf(%s %d 号病人排队号是 %d 号被叫号了\n, time.Now().Format(2006-01-02 15:04:05), i, cur)hand_num curc.L.Unlock()}(i)}// 都叫号了for hand_num ! 5 {// 叫号c.Signal()time.Sleep(time.Second * 1)}time.Sleep(time.Second * 10)
}代码输出 RUN TestCondSignal
2024-02-06 13:49:55 0 号病人取到了 1 号
2024-02-06 13:49:56 4 号病人取到了 2 号
2024-02-06 13:49:56 3 号病人取到了 3 号
2024-02-06 13:49:56 0 号病人排队号是 1 号被叫号了
2024-02-06 13:49:56 1 号病人取到了 4 号
2024-02-06 13:49:57 4 号病人排队号是 2 号被叫号了
2024-02-06 13:49:58 3 号病人排队号是 3 号被叫号了
2024-02-06 13:49:59 1 号病人排队号是 4 号被叫号了
2024-02-06 13:50:02 2 号病人取到了 5 号
2024-02-06 13:50:02 2 号病人排队号是 5 号被叫号了
--- PASS: TestCondSignal (18.09s)
PASS结果表明5个病人分别在三秒钟内先后取号 然后护士每过一秒钟按照排队的先后顺序叫一个号叫号的过程依然有病人取号先取号的被先叫号。 此场景中5个病人相当于5个协程 主协程反复使用Signal() 按照顺序一个个唤醒阻塞的子协程。
Broadcast的使用场景
场景为如下: 运动员跑步比赛要求8秒内全部运动员准备好然后等待教练发令 教练10秒后发令所有运动员在发令后开始跑。
func TestBroadcast(t *testing.T) {c : sync.NewCond(sync.Mutex{})for i : 0; i 10; i {go func(i int) {// 随机一个8秒内的准备时间time.Sleep(time.Second * time.Duration(rand.Int63n(8)))fmt.Printf(%s 运动员%d已准备就绪\n, time.Now().Format(2006-01-02 15:04:05), i)c.L.Lock()// 准备完毕等待教练发令c.Wait()c.L.Unlock()fmt.Printf(%s 运动员%d开跑\n, time.Now().Format(2006-01-02 15:04:05), i)}(i)}// 主协程等待10秒后发令time.Sleep(time.Second * 10)fmt.Printf(%s 教练发令。\n, time.Now().Format(2006-01-02 15:04:05))// 教练发令。通知所有运动员开始跑步 即唤起之前 wait()的所有协程c.Broadcast()// 等待跑步time.Sleep(time.Second * 5)
}代码输出如下 RUN TestBroadcast
2024-02-06 13:56:57 运动员4已准备就绪
2024-02-06 13:56:57 运动员7已准备就绪
2024-02-06 13:56:58 运动员8已准备就绪
2024-02-06 13:56:58 运动员3已准备就绪
2024-02-06 13:56:59 运动员9已准备就绪
2024-02-06 13:57:00 运动员2已准备就绪
2024-02-06 13:57:01 运动员5已准备就绪
2024-02-06 13:57:02 运动员1已准备就绪
2024-02-06 13:57:03 运动员6已准备就绪
2024-02-06 13:57:04 运动员0已准备就绪
2024-02-06 13:57:07 教练发令。
2024-02-06 13:57:07 运动员0开跑
2024-02-06 13:57:07 运动员9开跑
2024-02-06 13:57:07 运动员8开跑
2024-02-06 13:57:07 运动员3开跑
2024-02-06 13:57:07 运动员4开跑
2024-02-06 13:57:07 运动员5开跑
2024-02-06 13:57:07 运动员2开跑
2024-02-06 13:57:07 运动员1开跑
2024-02-06 13:57:07 运动员6开跑
2024-02-06 13:57:07 运动员7开跑
--- PASS: TestBroadcast (15.01s)如结果所示 10个运动员在8秒内分别准备好等待教练发令后同时开跑。 此场景中10个运动员相当于10个协程 同时等待主协程的命令使用Broadcast() 唤醒所有阻塞的子协程。
注意事项
使用 Cond最容易踩的坑就是调用 Wait() 方法之前调用者没有持有锁或没有检查辅助条件。在如上示例代码中假如把调用 Wait() 方法前后的加锁和释放锁的代码注释掉运行代码会 导致程序 panic 。原因是调用 Wait 方法 会先把调用者放入等待队列中然后释放锁。此时如果在未持有锁时调用释放锁的方法就会 导致程序 panic 。
Wait方法的使用
Wait会自动释放c.L锁并挂起调用者的goroutine之后恢复执行Wait会在返回时对c.L加锁除非被Broadcast或Signal唤醒否则Wait不会返回由于Wait第一次恢复是c.L并没有加锁所以当Wait返回时调用者通常不能假设条件为真简单来说只要想使用condition就必须加锁
参考
https://www.jb51.net/article/277047.htm
