条件变量 #
sync.Cond是传统的条件变量原语概念在 Go 语言中的实现。我们可以把一个条件变量理解为一个容器，这个容器中存放着一个或一组等待着某个条件成立的 Goroutine。当条件成立后，这些处于等待状态的 Goroutine 将得到通知，并被唤醒继续进行后续的工作。这与百米飞人大战赛场上，各位运动员等待裁判员的发令枪声的情形十分类似。
条件变量是同步原语的一种，如果没有条件变量，开发人员可能需要在 Goroutine 中通过连续轮询的方式，检查某条件是否为真，这种连续轮询非常消耗资源，因为 Goroutine 在这个过程中是处于活动状态的，但它的工作又没有进展。
这里我们先看一个用sync.Mutex 实现对条件轮询等待的例子：
type signal struct{}
var ready bool
func worker(i int) {
fmt.Printf("worker %d: is working...\n", i)
time.Sleep(1 * time.Second)
fmt.Printf("worker %d: works done\n", i)
}
func spawnGroup(f func(i int), num int, mu *sync.Mutex) <-chan signal {
c := make(chan signal)
var wg sync.WaitGroup
for i := 0; i < num; i++ {
wg.Add(1)
go func(i int) {
for {
mu.Lock()
if !ready {
mu.Unlock()
time.Sleep(100 * time.Millisecond)
continue
}
mu.Unlock()
fmt.Printf("worker %d: start to work...\n", i)
f(i)
wg.Done()
return
}
}(i + 1)
}
go func() {
wg.Wait()
c <- signal(struct{}{})
}()
return c
}
func main() {
fmt.Println("start a group of workers...")
mu := &sync.Mutex{}
c := spawnGroup(worker, 5, mu)
time.Sleep(5 * time.Second) // 模拟ready前的准备工作
fmt.Println("the group of workers start to work...")
mu.Lock()
ready = true
mu.Unlock()
<-c
fmt.Println("the group of workers work done!")
}
轮询的方式开销大，轮询间隔设置的不同，条件检查的及时性也会受到影响。
sync.Cond为 Goroutine 在这个场景下提供了另一种可选的、资源消耗更小、使用体验更佳的同步方式。使用条件变量原语，我们可以在实现相同目标的同时，避免对条件的轮询。我们用sync.Cond对上面的例子进行改造，改造后的代码如下：
type signal struct{}
var ready bool
func worker(i int) {
fmt.Printf("worker %d: is working...\n", i)
time.Sleep(1 * time.Second)
fmt.Printf("worker %d: works done\n", i)
}
func spawnGroup(f func(i int), num int, groupSignal *sync.Cond) <-chan signal {
c := make(chan signal)
var wg sync.WaitGroup
for i := 0; i < num; i++ {
wg.Add(1)
go func(i int) {
groupSignal.L.Lock()
for !ready {
groupSignal.Wait()
}
groupSignal.L.Unlock()
fmt.Printf("worker %d: start to work...\n", i)
f(i)
wg.Done()
}(i + 1)
}
go func() {
wg.Wait()
c <- signal(struct{}{})
}()
return c
}
func main() {
fmt.Println("start a group of workers...")
groupSignal := sync.NewCond(&sync.Mutex{})
c := spawnGroup(worker, 5, groupSignal)
time.Sleep(5 * time.Second) // 模拟ready前的准备工作
fmt.Println("the group of workers start to work...")
groupSignal.L.Lock()
ready = true
groupSignal.Broadcast()
groupSignal.L.Unlock()
<-c
fmt.Println("the group of workers work done!")
}
我们运行这个示例程序，得到：
start a group of workers...
the group of workers start to work...
worker 2: start to work...
worker 2: is working...
worker 3: start to work...
worker 3: is working...
worker 1: start to work...
worker 1: is working...
worker 4: start to work...
worker 5: start to work...
worker 5: is working...
worker 4: is working...
worker 4: works done
worker 2: works done
worker 3: works done
worker 1: works done
worker 5: works done
the group of workers work done!
我们看到，sync.Cond实例的初始化，需要一个满足实现了sync.Locker接口的类型实例，通常我们使用sync.Mutex。
条件变量需要这个互斥锁来同步临界区，保护用作条件的数据。加锁后，各个等待条件成立的 Goroutine 判断条件是否成立，如果不成立，则调用sync.Cond的 Wait 方法进入等待状态。Wait 方法在 Goroutine 挂起前会进行 Unlock 操作。
当 main goroutine 将ready置为 true，并调用sync.Cond的 Broadcast 方法后，各个阻塞的 Goroutine 将被唤醒，并从 Wait 方法中返回。Wait 方法返回前， Wait 方法会再次加锁让 Goroutine 进入临界区。接下来 Goroutine 会再次对条件数据进行判定，如果条件成立，就会解锁并进入下一个工作阶段；如果条件依旧不成立，那么会再次进入循环体，并调用 Wait 方法挂起等待。
和sync.Mutex 、sync.RWMutex等相比，sync.Cond 应用的场景更为有限，只有在需要“等待某个条件成立”的场景下，Cond 才有用武之地。