Go语言作为现代编程语言,其并发编程的优势是有目共睹的。在实际编程中,我们常常需要保证多个goroutine之间的同步,这就需要使用到Go语言的sync
标准库。sync
库提供了基本的同步原语,例如互斥锁(Mutex)和等待组(WaitGroup),这些都是协调和控制并发执行的重要工具。
基础应用
1. 使用Mutex实现互斥
在很多情况下,我们需要保证在任意时刻只有一个goroutine能够访问某个数据。这时我们就可以使用Mutex(互斥锁)来实现这个需求。Mutex有两个方法:Lock
和Unlock
。在Lock
和Unlock
之间的代码块,同一时刻只有一个goroutine可以执行,其他尝试执行这部分代码的goroutine会被阻塞直到锁被解开。以下面的例子为例,我们试图在多个goroutine中对一个全局变量完成加法操作:
go
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
var (
sum int
mu sync.Mutex
)
func worker() {
for i := 0; i < 10; i++ {
mu.Lock()
sum = sum + 1
mu.Unlock()
}
}
func main() {
var wg sync.WaitGroup
for i := 0; i < 10000; i++ {
wg.Add(1)
go func() {
defer wg.Done()
worker()
}()
}
wg.Wait()
fmt.Println(sum)
}
2. 使用WaitGroup等待并发操作结束
在另外一种常见的应用场景中,我们需要开启一组goroutine去处理任务,而主goroutine需要等待这些任务完成后才能结束。这可以通过sync.WaitGroup
来实现。WaitGroup有三个方法:Add
增加计数,Done
减少计数,Wait
等待计数归零。
go
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
func worker(id int, wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
fmt.Printf("Worker %d starting\n", id)
time.Sleep(time.Second)
fmt.Printf("Worker %d done\n", id)
}
func main() {
var wg sync.WaitGroup
for i := 1; i <= 5; i++ {
wg.Add(1)
go worker(i, &wg)
}
wg.Wait()
}
以上的代码中,我们创建了5个worker goroutine,main goroutine 会等待所有的worker都完成工作后才会退出。
进阶应用
以下是一些稍微复杂一些的sync
库的使用例子。
全局单例
使用sync.Once
来保证某个操作只执行一次。这在初始化全局变量或者单例模式中非常有用。
go
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
var once sync.Once
func setup() {
fmt.Println("Init function")
}
func worker(wg *sync.WaitGroup, n int) {
once.Do(setup)
fmt.Println("Worker", n)
wg.Done()
}
func main() {
var wg sync.WaitGroup
for i := 0; i < 10; i++ {
wg.Add(1)
go worker(&wg, i)
}
wg.Wait()
}
在以上代码中,我们保证了setup
函数只被执行了一次,即使有10个goroutine都尝试去执行setup
函数。
条件变量
使用sync.Cond
来实现条件变量,这可以使得一个或者多个goroutine等待或者通知事件。
go
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
// Button 定义一个按钮结构体
type Button struct {
Clicked *sync.Cond
}
// 模拟一个用户界面
func simulate(button *Button) {
time.Sleep(time.Second)
// 用户点击button
button.Clicked.Broadcast()
}
func main() {
// 初始化Button
button := Button{Clicked: sync.NewCond(&sync.Mutex{})}
// 显示信息的goroutine
for i := 0; i < 10; i++ {
go func(i int) {
// 等待button被点击
button.Clicked.L.Lock()
defer button.Clicked.L.Unlock()
button.Clicked.Wait()
// button被点击,显示一条信息
fmt.Println("button clicked,", i)
}(i)
}
// 模拟用户点击button
go simulate(&button)
time.Sleep(2 * time.Second)
}
处理并发是使用Go语言开发中非常重要的一部分,理解和掌握sync
标准库中的同步原语对于你写出高效可靠的并发程序是非常重要的。
希望这篇文章能够帮助你更好的理解如何在Go语言中进行并发编程,我会非常高兴收到你的反馈~