golang 多协程的同步方法总结

之前用 go 写一个小工具的时候, 用到了多个协程之间的通信, 当时随手查了查, 结果查出来一大坨, 简单记录一下. golang中多个协程之间是如何进行通信及数据同步的嘞.

共享变量

一个最简单, 最容易想到的, 就是通过全局变量的方式, 多个协程读写同一个变量. 但对同一个变量的更改, 就不得不加锁了, 否则极易引发数据问题. 一般系统库都提供基本的锁, go 也提供了.

package main

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

var num = 0
// 互斥锁
var mutex = sync.Mutex{}
// 读写锁
var rwMutex = sync.RWMutex{}

func main() {
	for i := 0; i < 100; i++ {
		go incrNum()
	}
	time.Sleep(2)
	fmt.Println(num)
}

func incrNum() {
	mutex.Lock()
	num = num + 1
	mutex.Unlock()
}

仅执行一次

当查询锁查到sync这个模块时, 发现它下面的对象并没有几个, 都是针对协程同步的各个方面给出的解决方案. 所以我就一个一个看文档试了试.

当你需要对环境, 连接池等等资源进行初始化时, 这种操作只需要执行一次, 这时候就需要它了. sync.Once对象可以保证仅执行一次. 和 init 方法有些类似, 不过 init 方法是在模块首次加载时执行, 而sync.Once是在首次调用时执行. (其实现就是一个计数器加一个互斥锁)

package main

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

var num = 0
var once = sync.Once{}

func main() {
	for i := 0; i < 100; i++ {
		go once.Do(incrNum)
	}
	time.Sleep(2)
	fmt.Println(num)
}

func incrNum() {
	num = num + 1
}

等待其他协程处理

某个协程需要等第一阶段的所有协程处理完毕, 才能开始执行第二阶段. 这个时候, 等待其他协程就可以通过sync.WaitGroup 来实现. (当然, 也可以通过一个共享计数器变量来实现).

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
)

var waitGroup = sync.WaitGroup{}

func main() {
	for i := 0; i < 100; i++ {
		go incrNum()
	}
	// 等待其他协程处理完毕(共享变量为0)
	waitGroup.Wait()
	fmt.Println("don")
}

func incrNum() {
	// 增加需要等待的协程数量(共享变量+1)
	waitGroup.Add(1)
	// do something
	// 标记当前协程处理完成(共享变量-1)
	waitGroup.Done()
}

消息通知

多个协程启动时, 等待某个命令到来时执行命令, 唤醒等待协程. go 对此类操作也进行了处理, 感觉好贴心哦. 但是经过测试, 即使没有空闲的协程, 唤醒命令同样能够发出去, 所以需要注意一下.

package main

import (
	"sync"
)

var mutex = &sync.Mutex{}
var cond = sync.NewCond(mutex)

func main() {
	for i := 0; i < 100; i++ {
		go incrNum()
	}
	// 发送命令给一个随机获得锁的协程
	cond.Signal()
	// 发送命令给所有获得锁的协程
	cond.Broadcast()
}

func incrNum() {
	// 获取锁, 标识当前协程可以处理命令
	cond.L.Lock()
	// 可添加退出执行命令队列的条件
	for true {
		// 等待命令
		cond.Wait()
		// do something
	}
	// 释放锁, 标记命令处理完毕, 退出协程
	cond.L.Unlock()
}

多协程 map

普通的 map 在多协程操作时, 是不支持并发写入的. go贴心的给封装了支持并发写入的map. 同时也提供了针对map的基本操作.

package main

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

var m = sync.Map{}

func main() {
	for i := 0; i < 100; i++ {
		go func() {
			m.Store("1", 1)
		}()
	}
	time.Sleep(time.Second * 2)
	// 遍历 map
	m.Range(func(key, value interface{}) bool {
		// 返回 false 结束遍历
		return true
	})
	// 读取变量, 若不存在则设置
	m.LoadOrStore("1", 3)
	// 删除 key
	m.Delete("1")
	// 读取变量
	load, _ := m.Load("1")
	fmt.Println(load)
}

多协程对象池

对于数据库连接池应该并不陌生. 而sync.Pool对象是go封装的协程安全的对象池. 对象池的使用十分简单, 存/取

package main

import (
	"sync"
)

var p = sync.Pool{
	// 当池子中没有对象了, 用于创建新对象
	New: func() interface {}{
		return "3"
	},
}

func main() {
	// 从池子中获取一个对象
	r := p.Get()
	// 用完后将对象放回池子中
	p.Put(r)
}

sync 简单总结

针对go系统的sync模块, 提供的基础功能如下:

1. 互斥锁 Mutex
2. 读写锁 RWMutex
3. 函数单次执行 Once
4. 协程执行等待 WaitGroup
5. 协程消息通知 Cond
6. 多协程 map Map
7. 多协程对象池 Pool

几个都简单试过之后, 发现sync模块针对常用的几个多协程工具进行了封装, 想来可以基本满足日常使用了.

终极通信-channel

channel是一个协程安全的通信管道, 简单理解为数据从一侧放入, 从另一侧拿出. 这玩意感觉能玩出花来, 还不太理解, 留到国庆研究.