使用 sync.Cond 解决并发访问共享资源问题
在并发编程中，当多个 goroutine 需要访问共享资源时，我们需要使用一些机制来协调它们的执行顺序，以避免竞态条件和数据不一致的问题。在 Go 语言中，sync.Cond 条件变量就是一种常用的机制，它可以用来等待和通知其他 goroutine。
sync.Cond 和互斥锁的区别
互斥锁（sync.Mutex）用于保护临界区和共享资源，而 sync.Cond 则用于协调多个 goroutine 的执行顺序。互斥锁只能一个 goroutine 持有锁，其他 goroutine 必须等待锁被释放才能继续执行。而 sync.Cond 可以让等待的 goroutine 在条件满足时被唤醒，进而继续执行。
sync.Cond 的四个方法
sync.Cond 的定义如下：
// 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 // L is held while observing or changing the condition L Locker notify notifyList checker copyChecker }
每个 Cond 实例都会关联一个锁 L（互斥锁 *Mutex，或读写锁 *RWMutex），当修改条件或者调用 Wait 方法时，必须加锁。
1. NewCond 创建实例
func NewCond(l Locker) *Cond
NewCond 方法用于创建一个 Cond 实例，并关联一个锁（互斥锁或读写锁）。
2. Broadcast 广播唤醒所有等待的 goroutine
// 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()
Broadcast 方法用于唤醒所有等待条件变量 c 的 goroutine。它不需要持有锁来调用。
3. Signal 唤醒一个等待的 goroutine
// 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()
Signal 方法用于唤醒一个等待条件变量 c 的 goroutine。它不需要持有锁来调用。
4. Wait 等待条件变量满足
// 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: // // c.L.Lock() // for !condition() { // c.Wait() // } // ... make use of condition ... // c.L.Unlock() // func (c *Cond) Wait()
Wait 方法会自动释放锁，并挂起当前的 goroutine，直到条件变量 c 被 Broadcast 或 Signal 唤醒。被唤醒后，Wait 方法会重新获得锁，并继续执行后续的代码。
使用示例
下面是一个使用 sync.Cond 的示例，实现了一个简单的读写同步机制：
package main import ( "fmt" "sync" "time" ) var done = false func read(str string, c *sync.Cond) { c.L.Lock() for !done { c.Wait() } fmt.Println(str, "start reading") c.L.Unlock() } func write(str string, c *sync.Cond) { fmt.Println(str, "start writing") time.Sleep(2 * time.Second) c.L.Lock() done = true c.L.Unlock() fmt.Println(str, "wake up all") c.Broadcast() } func main() { m := &sync.Mutex{} c := sync.NewCond(m) go read("reader1", c) go read("reader2", c) write("writer", c) time.Sleep(5 * time.Second) }
在这个示例中，有两个读取协程（reader1 和 reader2）和一个写入协程（writer）。写入协程在执行后会通知所有等待的读取协程，读取协程在条件满足时才能开始读取。
输出结果如下：
writer start writing writer wake up all reader2 start reading reader1 start reading
通过使用 sync.Cond，我们可以很方便地实现多个 goroutine 之间的等待和通知机制，从而更好地协调并发访问共享资源的执行顺序。
