golang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
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。
例如,我们上面说的,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,Wait,Signal,Broadcast。
- func (c *Cond) Wait()
该函数的作用可归纳为如下三点:
- 阻塞等待条件变量满足
- 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。
- 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()
- 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。
- 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”
- main函数中定义quit,其作用是让主协程阻塞。
- 定义product作为队列,生产者产生数据保存至队列中,最多存储3个数据,消费者从中取出数据模拟消费
- 条件变量要与锁一起使用,这里定义全局条件变量cond,它有一个属性:L Locker。是一个互斥锁。
- 开启5个消费者协程,开启3个生产者协程。
- producer生产者,在该方法中开启互斥锁,保证数据完整性。并且判断队列是否满,如果已满,调用wait()让该goroutine阻塞。当消费者取出数后执行cond.Signal(),会唤醒该goroutine,继续生产数据。
- consumer消费者,同样开启互斥锁,保证数据完整性。判断队列是否为空,如果为空,调用wait()使得当前goroutine阻塞。当生产者产生数据并添加到队列,执行cond.Signal() 唤醒该goroutine。
package main
import "fmt"
import "sync"
import "math/rand"
import "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()) // 设置随机数种子
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
}