Golang標準庫深入 - 鎖、訊號量（sync）

這是一個建立於 的文章，其中的資訊可能已經有所發展或是發生改變。

 

概述

    sync包提供了基本的同步基元，如互斥鎖。除了Once和WaitGroup類型，大部分都是適用於低水平程式線程，高水平的同步使用channel通訊更好一些。

本包的類型的值不應被拷貝。

    雖然文檔解釋可能不夠深入，或者淺顯易懂，但是我覺得還是貼出來，對比瞭解可能會更好。

    

    Go語言中實現並發或者是建立一個goroutine很簡單，只需要在函數前面加上"go"，就可以了，那麼並發中，如何?多個goroutine之間的同步和通訊？答： channel 我是第一個想到的， sync， 原子操作atomic等都可以。

    首先我們先來介紹一下sync包下的各種類型。那麼我們先來羅列一下sync包下所有的類型吧。

    1. Cond 條件等待

type Cond struct {        // L is held while observing or changing the condition        L Locker        // contains filtered or unexported fields}

解釋：

Cond實現了一個條件變數，一個線程集合地，供線程等待或者宣布某事件的發生。

每個Cond執行個體都有一個相關的鎖（一般是*Mutex或*RWMutex類型的值），它必須在改變條件時或者調用Wait方法時保持鎖定。Cond可以建立為其他結構體的欄位，Cond在開始使用後不能被拷貝。

    條件等待通過Wait讓常式等待，通過Signal讓一個等待的常式繼續，通過Broadcase讓所有等待的繼續。

在Wait之前需要手動為c.L上鎖， Wait結束了手動解鎖。為避免虛假喚醒， 需要將Wait放到一個條件判斷的迴圈中，官方要求寫法：

c.L.Lock()for !condition() {    c.Wait()}// 執行條件滿足之後的動作...c.L.Unlock()

 

成員文檔：

type Cond struct {    L Locker // 在“檢查條件”或“更改條件”時 L 應該鎖定。} // 建立一個條件等待func NewCond(l Locker) *Cond// Broadcast 喚醒所有等待的 Wait，建議在“更改條件”時鎖定 c.L，更改完畢再解鎖。func (c *Cond) Broadcast()// Signal 喚醒一個等待的 Wait，建議在“更改條件”時鎖定 c.L，更改完畢再解鎖。func (c *Cond) Signal()// Wait 會解鎖 c.L 並進入等待狀態，在被喚醒時，會重新鎖定 c.Lfunc (c *Cond) Wait()

程式碼範例：

package mainimport ("fmt""sync""time")func main() {condition := false // 條件不滿足var mu sync.Mutexcond := sync.NewCond(&mu) // 建立一個Cond//讓協程去創造條件go func() {mu.Lock()condition = true // 改寫條件time.Sleep(3 * time.Second)cond.Signal() // 發送通知：條件okmu.Unlock()}()mu.Lock()// 檢查條件是否滿足，避免虛假通知，同時避免 Signal 提前於 Wait 執行。for !condition { // 如果Signal提前執行了，那麼此處就是false了// 等待條件滿足的通知，如果虛假通知，則繼續迴圈等待cond.Wait() // 等待時 mu 處於解鎖狀態，喚醒時重新鎖定。 (阻塞當前線程)}fmt.Println("條件滿足，開始後續動作...")mu.Unlock()}

 

2. Locker 

type Locker interface {    Lock()    Unlock()}

Locker介面代表一個可以加鎖和解鎖的對象。 是一個介面。

 

3. Mutex  互斥鎖

type Mutex struct {    // contains filtered or unexported fields}

解釋：

    Mutex 是互斥鎖。Mutex 的零值是一個解鎖的互斥鎖。 第一次使用後不得複製 Mutex 。

    互斥鎖是用來保證在任一時刻， 只能有一個常式訪問某個對象。 Mutex的初始值為解鎖的狀態。 通常作為其他結構體的你名欄位使用， 並且可以安全的在多個常式中並行使用。

 

成員文檔：

// Lock 用於鎖住 m，如果 m 已經被加鎖，則 Lock 將被阻塞，直到 m 被解鎖。func (m *Mutex) Lock()// Unlock 用於解鎖 m，如果 m 未加鎖，則該操作會引發 panic。func (m *Mutex) Unlock()

程式碼範例：

package mainimport ("fmt""sync")type SafeInt struct {sync.MutexNum int}func main() {waitNum := 10 // 設定等待的個數（繼續往下看）count := SafeInt{}done := make(chan bool)for i := 0; i < waitNum; i++ {go func(i int) {count.Lock() // 加鎖，防止其它常式修改 countcount.Num = count.Num + ifmt.Print(count.Num, " ")count.Unlock()done <- true}(i)}for i := 0; i < waitNum; i++ {<-done}}

[ `go run sync_mutex.go` | done: 216.47974ms ]
    1 4 8 8 10 15 21 30 37 45

注意：多次輸出結果不一致， 試想為什麼會出現10個結果中有0值得， 為什麼10個結果中都大於0呢？或者都大於1呢？ 那麼會不會出現10個結果中最小值是9 呢？

 

4.  Once 單次執行

type Once struct {    // contains filtered or unexported fields}

  解釋：

    Once是只執行一次動作的對象。

    Once 的作用是多次調用但只執行一次，Once 只有一個方法，Once.Do()，向 Do 傳入一個函數，這個函數在第一次執行 Once.Do() 的時候會被調用，以後再執行 Once.Do() 將沒有任何動作，即使傳入了其它的函數，也不會被執行，如果要執行其它函數，需要重新建立一個 Once 對象。

成員文檔：

// 多次調用僅執行一次指定的函數 ffunc (o *Once) Do(f func())

 

程式碼範例：

package main// 官方案例import ("fmt""sync")func main() {var once sync.Oncevar num intonceBody := func() {fmt.Println("Only once")}done := make(chan bool)for i := 0; i < 10; i++ {go func() {once.Do(onceBody) // 多次調用done <- true}()}for i := 0; i < 10; i++ {<-done}}

 

待續...