卷毛0基础学习Golang-并发编程-05锁与条件变量

卷毛0基础学习Golang-并发编程-05锁与条件变量

条件变量

条件变量的作用并不保证在同一时刻仅有一个协程(线程)访问某个共享的数据资源,而是在对应的共享数据的状态发生变化时,通知阻塞在某个条件上的协程(线程)。条件变量不是锁,在并发中不能达到同步的目的,因此条件变量总是与锁一块使用

如果仓库队列满了,我们可以使用条件变量让生产者对应的goroutine暂停(阻塞),但是当消费者消费了某个产品后,仓库就不再满了,应该唤醒(发送通知给)阻塞的生产者goroutine继续生产产品。

GO标准库中的sys.Cond类型代表了条件变量。条件变量要与锁(互斥锁,或者读写锁)一起使用。成员变量L代表与条件变量搭配使用的锁。

type Cond struct {
   noCopy noCopy
   // L is held while observing or changing the condition
   L Locker
   notify  notifyList
   checker copyChecker
}

对应的有3个常用方法,WaitSignalBroadcast

  1. func (c *Cond) Wait()
    该函数的作用可归纳为如下三点:

    1. 阻塞等待条件变量满足
    2. 释放已掌握的互斥锁相当于cond.L.Unlock()。 注意:两步为一个原子操作。
    3. 当被唤醒,Wait()函数返回时,解除阻塞并重新获取互斥锁。相当于cond.L.Lock()
  2. func (c *Cond) Signal()
    单发通知,给一个正等待(阻塞)在该条件变量上的goroutine(线程)发送通知。

  3. func (c *Cond) Broadcast()
    广播通知,给正在等待(阻塞)在该条件变量上的所有goroutine(线程)发送通知。

下面我们用条件变量来编写一个“生产者消费者模型”

package main

import (
	"fmt"
	"math/rand"
	"sync"
	"time"
)

var cond sync.Cond // 创建全局条件变量
//生产者
func producer(out chan<- int, idx int) {
	for {
		cond.L.Lock()       // 条件变量对应互斥锁加锁
		for len(out) == 3 { // 产品区满 等待消费者消费
			cond.Wait() // 挂起当前协程, 等待条件变量满足,被消费者唤醒
		}
		num := rand.Intn(1000) // 产生一个随机数
		out <- num             // 写入到 channel 中 (生产)
		fmt.Printf("%dth 生产者,产生数据 %3d, 公共区剩余%d个数据\n", idx, num, len(out))
		cond.L.Unlock()         // 生产结束,解锁互斥锁
		cond.Signal()           // 唤醒 阻塞的 消费者
		time.Sleep(time.Second) // 生产完休息一会,给其他协程执行机会
	}
}

//消费者
func consumer(in <-chan int, idx int) {
	for {
		cond.L.Lock()      // 条件变量对应互斥锁加锁(与生产者是同一个)
		for len(in) == 0 { // 产品区为空 等待生产者生产
			cond.Wait() // 挂起当前协程, 等待条件变量满足,被生产者唤醒
		}
		num := <-in // 将 channel 中的数据读走 (消费)
		fmt.Printf("---- %dth 消费者, 消费数据 %3d,公共区剩余%d个数据\n", idx, num, len(in))
		cond.L.Unlock()                    // 消费结束,解锁互斥锁
		cond.Signal()                      // 唤醒 阻塞的 生产者
		time.Sleep(time.Millisecond * 500) //消费完 休息一会,给其他协程执行机会
	}
}
func main() {
	rand.Seed(time.Now().UnixNano())

	quit := make(chan bool)      // 创建用于结束通信的 channel
	product := make(chan int, 3) // 产品区(公共区)使用channel 模拟
	cond.L = new(sync.Mutex)     // 创建互斥锁和条件变量
	for i := 0; i < 5; i++ {     // 5个消费者
		go producer(product, i+1)
	}
	for i := 0; i < 3; i++ { // 3个生产者
		go consumer(product, i+1)
	}
	<-quit // 主协程阻塞 不结束
}

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