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:

互斥锁 Mutex
读写锁 RWMutex
函数单次执行 Once
协程执行等待 WaitGroup
协程消息通知 Cond
多协程 map Map
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.