Go语言—sync.Cond源码分析

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Cond的主要作用就是获取锁之后，wait()方法会等待一个通知，来进行下一步锁释放等操作，以此控制锁合适释放，释放频率,适用于在并发环境下goroutine的等待和通知。

针对Golang 1.9的sync.Cond，与Golang 1.10一样。 源代码位置：synccond.go。

结构体

type Cond struct {
    noCopy noCopy  // noCopy可以嵌入到结构中，在第一次使用后不可复制,使用go vet作为检测使用

    // 根据需求初始化不同的锁，如*Mutex 和 *RWMutex
    L Locker

    notify  notifyList  // 通知列表,调用Wait()方法的goroutine会被放入list中,每次唤醒,从这里取出
    checker copyChecker // 复制检查,检查cond实例是否被复制
}

再来看看等待队列notifyList结构体：

type notifyList struct {
    wait   uint32
    notify uint32
    lock   uintptr
    head   unsafe.Pointer
    tail   unsafe.Pointer
}

函数

NewCond

相当于Cond的构造函数，用于初始化Cond。

参数为Locker实例初始化,传参数的时候必须是引用或指针,比如&sync.Mutex{}或new(sync.Mutex)，不然会报异常:cannot use lock (type sync.Mutex) as type sync.Locker in argument to sync.NewCond。

大家可以想想为什么一定要是指针呢？ 因为如果传入 Locker 实例，在调用 c.L.Lock() 和 c.L.Unlock() 的时候，会频繁发生锁的复制，会导致锁的失效，甚至导致死锁。

func NewCond(l Locker) *Cond {
    return &Cond{L: l}
}

Wait
等待自动解锁c.L和暂停执行调用goroutine。恢复执行后,等待锁c.L返回之前。与其他系统不同，等待不能返回，除非通过广播或信号唤醒。

因为c。当等待第一次恢复时，L并没有被锁定，调用者通常不能假定等待返回时的条件是正确的。相反，调用者应该在循环中等待:

func (c *Cond) Wait() {
    // 检查c是否是被复制的，如果是就panic
    c.checker.check()
    // 将当前goroutine加入等待队列
    t := runtime_notifyListAdd(&c.notify)
    // 解锁
    c.L.Unlock()
    // 等待队列中的所有的goroutine执行等待唤醒操作
    runtime_notifyListWait(&c.notify, t)
    c.L.Lock()
}

判断cond是否被复制。

type copyChecker uintptr

func (c *copyChecker) check() {
    if uintptr(*c) != uintptr(unsafe.Pointer(c)) &&
        !atomic.CompareAndSwapUintptr((*uintptr)(c), 0, uintptr(unsafe.Pointer(c))) &&
        uintptr(*c) != uintptr(unsafe.Pointer(c)) {
        panic("sync.Cond is copied")
    }
}

Signal
唤醒等待队列中的一个goroutine，一般都是任意唤醒队列中的一个goroutine，为什么没有选择FIFO的模式呢？这是因为FiFO模式效率不高，虽然支持，但是很少使用到。

func (c *Cond) Signal() {
    // 检查c是否是被复制的，如果是就panic
    c.checker.check()
    // 通知等待列表中的一个 
    runtime_notifyListNotifyOne(&c.notify)
}

Broadcast

唤醒等待队列中的所有goroutine。

func (c *Cond) Broadcast() {
    // 检查c是否是被复制的，如果是就panic
    c.checker.check()
    // 检查c是否是被复制的，如果是就panic
    runtime_notifyListNotifyAll(&c.notify)
}

实例

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

var locker = new(sync.Mutex)
var cond = sync.NewCond(locker)

func main() {
    for i := 0; i < 40; i++ {
        go func(x int) {
            cond.L.Lock()         //获取锁
            defer cond.L.Unlock() //释放锁
            cond.Wait()           //等待通知,阻塞当前goroutine
            fmt.Println(x)
            time.Sleep(time.Second * 1)

        }(i)
    }
    time.Sleep(time.Second * 1)
    fmt.Println("Signal...")
    cond.Signal() // 下发一个通知给已经获取锁的goroutine
    time.Sleep(time.Second * 1)
    cond.Signal() // 3秒之后 下发一个通知给已经获取锁的goroutine
    time.Sleep(time.Second * 3)
    cond.Broadcast() //3秒之后 下发广播给所有等待的goroutine
    fmt.Println("Broadcast...")
    time.Sleep(time.Second * 60)
}