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关于后端:Go中多协程协作之syncCond

jiezi

1. 程序中的通信形式

GO 语言中有句名言：“不要用共享内存来通信，而是应用通信来共享内存”。

编程语言中，通信形式分为过程间通信、线程间通信。

  1. 过程间通信，罕用形式：
  • 有名管道
  • 无名管道
  • 信号
  • 共享内存
  • 音讯队列
  • 信号灯集
  • socket
  1. 线程间通信，罕用形式：
  • 信号量
  • 互斥锁
  • 条件变量

对于 Go 语言来说，Go 程序启动之后对外是一个过程，外部蕴含若干协程，协程相当于用户态轻量级线程，所以协程的通信形式大多能够应用线程间通信形式来实现。

协程间通信形式，官网举荐应用 channel，channel 在一对一的协程之间进行数据交换与通信非常便捷。然而，一对多的播送场景中，则显得有点有力，此时就须要 sync.Cond 来辅助。

2. 什么是播送？

举个例子，上高中时，宿管老师每天晚上须要叫醒学生们去上课。有两种办法：①一个寝室一个寝室把学生叫醒 ②在宿舍楼装置播送，到起床工夫，在播送上叫醒学生。显然，应用播送的形式效率更高。

编程中的播送能够了解为：多个操作流程依赖于一个操作流程实现后能力进行某种动作，这个被依赖的操作流程在唤醒所有依赖者时应用的一种告诉形式。

在 Go 语言中，则能够应用 sync.Cond 来实现多个协程之间的播送告诉性能。

3. sync.Cond

cond 是 sync 包上面的一种数据类型，相当于线程间通信的条件变量形式。

`// Cond implements a condition variable, a rendezvous point`
`// for goroutines waiting for or announcing the occurrence`
`// of an event.`
`//`
`// Each Cond has an associated Locker L (often a *Mutex or *RWMutex),`
`// which must be held when changing the condition and`
`// when calling the Wait method.`
`//`
`// A Cond must not be copied after first use.`
`type Cond struct {`
 `noCopy noCopy  // 在第一次应用后不可复制, 应用 go vet 作为检测应用 `
 `// L is held while observing or changing the condition`
 `// 依据需要初始化不同的锁，如 *Mutex 和 *RWMutex。留神是 指针类型 `
 `L Locker`
 `// 具备头尾指针的链表。存储被阻塞的协程，告诉时操作该链表中的协程 `
 `notify  notifyList`
 `checker copyChecker  // 复制查看, 查看 cond 实例是否被复制 `
`}`

该数据类型提供的办法有：

`type Cond`
`func NewCond(l Locker) *Cond`
`func (c *Cond) Broadcast() // 告诉所有协程，播送 `
`func (c *Cond) Signal()  // 告诉一个协程 `
`func (c *Cond) Wait()  // 阻塞期待，直到被唤醒 `

对应源码追溯

`// Wait atomically unlocks c.L and suspends execution`
`// of the calling goroutine. After later resuming execution,`
`// Wait locks c.L before returning. Unlike in other systems,`
`// Wait cannot return unless awoken by Broadcast or Signal.`
`//`
`// Because c.L is not locked when Wait first resumes, the caller`
`// typically cannot assume that the condition is true when`
`// Wait returns. Instead, the caller should Wait in a loop:`
`//` 
`//        留神上面的写法是官网举荐的 `
`//    c.L.Lock()`
`//    for !condition() {`
`//        c.Wait()`
`//    }`
`//    ... make use of condition ...`
`//    c.L.Unlock()`
`//`
`func (c *Cond) Wait() {`
 `// 查看 c 是否是被复制的，如果是就 panic`
 `c.checker.check()`
 `// 获取期待队列的一个 ticket 数值，作为唤醒时的一个令牌凭证 `
 `t := runtime_notifyListAdd(&c.notify)`
 `// 解锁 `
 `c.L.Unlock()`
 
 `// 留神，下面的 ticket 数值会作为阻塞携程的一个标识 `
 `// 退出告诉队列外面 `
 `// 到这里执行 gopark()，以后协程挂起，直到 signal 或 broadcast 发动告诉 `
 `runtime_notifyListWait(&c.notify, t)`
 
 `// 被唤醒之后，先获取锁 `
 `c.L.Lock()`
`}`
`// Signal wakes one goroutine waiting on c, if there is any.`
`//`
`// It is allowed but not required for the caller to hold c.L`
`// during the call.`
`func (c *Cond) Signal() {`
 `c.checker.check()`
 `runtime_notifyListNotifyOne(&c.notify)  // 随机筛选一个进行告诉，wait 阻塞解除 `
`}`
`// Broadcast wakes all goroutines waiting on c.`
`//`
`// It is allowed but not required for the caller to hold c.L`
`// during the call.`
`func (c *Cond) Broadcast() {`
 `c.checker.check()`
 `// 告诉所有阻塞期待的协程 `
 `// 次要是唤醒 cond.notify 链表上的各个协程 `
 `runtime_notifyListNotifyAll(&c.notify)`
`}`

应用办法，代码示例：

`var locker sync.Mutex`
`var cond = sync.NewCond(&locker)`
`// NewCond(l Locker)外面定义的是一个接口, 领有 lock 和 unlock 办法。`
`// 看到 sync.Mutex 的办法,func (m *Mutex) Lock(), 能够看到是指针有这两个办法, 所以应该传递的是指针 `
`func main() {`
 `// 启动多个协程 `
 `for i := 0; i < 10; i++ {`
 `gofunc(x int) {`
 `cond.L.Lock()          // 获取锁 `
 `defer cond.L.Unlock()  // 开释锁 `
 
 `cond.Wait()   // 期待告诉，阻塞以后 goroutine`
 
 `// 告诉到来的时候, cond.Wait()就会完结阻塞, do something. 这里仅打印 `
 `fmt.Println(x)`
 `}(i)`
 `}`
 
 `time.Sleep(time.Second * 1) // 睡眠 1 秒，期待所有 goroutine 进入 Wait 阻塞状态 `
 `fmt.Println("Signal...")`
 `cond.Signal()               // 1 秒后下发一个告诉给曾经获取锁的 goroutine`
 
 `time.Sleep(time.Second * 1)`
 `fmt.Println("Signal...")`
 `cond.Signal()               // 1 秒后下发下一个告诉给曾经获取锁的 goroutine`
 
 `time.Sleep(time.Second * 1)`
 `cond.Broadcast()            // 1 秒后下发播送给所有期待的 goroutine`
 `fmt.Println("Broadcast...")`
 `time.Sleep(time.Second * 1) // 期待所有 goroutine 执行结束 `
`}`

总结

在 go 中协程间通信的形式有多种，最罕用的是 channel。如果牵扯多个协程的告诉，能够应用 sync.Cond。

查看 channel、sync.Cond 源码会发现，它们 有相似之处：

  1. 阻塞协程对立被封装在 sudog 构造外面
  2. channel 阻塞读 / 写时，用双向链表存储被阻塞导致期待唤醒的协程
  3. sync.Cond 应用带有头尾指针的单向链表存储被阻塞导致期待唤醒的协程
  4. 阻塞时都是应用 gopark()进行协程的挂起操作

虽说有相似之处，但却 有本质区别：

  1. channel 可用来在协程间传递数据
  2. sync.Cond 不可用来在协程间传递数据，次要用来进行协程的阻塞唤醒操作。如须要传递数据，则须要应用全局变量进行传递

– THE END –

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