Go语言 之条件变量

package main

import "fmt"
import "sync"
import "math/rand"
import "time"

var cond sync.Cond // 创建全局条件变量

// 生产者
func producer(out chan<- int, idx int) {
    for {
        cond.L.Lock()       // 条件变量对应互斥锁加锁
        for len(out) == 3 { // 产品区满 等待消费者消费
            cond.Wait() // 挂起当前协程， 等待条件变量满足，被消费者唤醒
        }
        num := rand.Intn(1000) // 产生一个随机数
        out <- num             // 写入到 channel 中 （生产）
        fmt.Printf("%dth 生产者，产生数据 %3d, 公共区剩余%d个数据\n", idx, num, len(out))
        cond.L.Unlock()         // 生产结束，解锁互斥锁
        cond.Signal()           // 唤醒 阻塞的 消费者
        time.Sleep(time.Second) // 生产完休息一会，给其他协程执行机会
    }
}

//消费者
func consumer(in <-chan int, idx int) {
    for {
        cond.L.Lock()      // 条件变量对应互斥锁加锁（与生产者是同一个）
        for len(in) == 0 { // 产品区为空 等待生产者生产
            cond.Wait() // 挂起当前协程， 等待条件变量满足，被生产者唤醒
        }
        num := <-in // 将 channel 中的数据读走 （消费）
        fmt.Printf("---- %dth 消费者, 消费数据 %3d,公共区剩余%d个数据\n", idx, num, len(in))
        cond.L.Unlock()                    // 消费结束，解锁互斥锁
        cond.Signal()                      // 唤醒 阻塞的 生产者
        time.Sleep(time.Millisecond * 500) //消费完 休息一会，给其他协程执行机会
    }
}
func main() {
    rand.Seed(time.Now().UnixNano()) // 设置随机数种子
    quit := make(chan bool)          // 创建用于结束通信的 channel

    product := make(chan int, 3) // 产品区（公共区）使用channel 模拟
    cond.L = new(sync.Mutex)     // 创建互斥锁和条件变量

    for i := 0; i < 5; i++ { // 5个消费者
        go producer(product, i+1)
    }
    for i := 0; i < 3; i++ { // 3个生产者
        go consumer(product, i+1)
    }
    <-quit // 主协程阻塞 不结束
}

 

我们希望当仓库满时，生产者停止生产，等待消费者消费；同理，如果仓库空了，我们希望消费者停下来等待生产者生产。为了达到这个目的，这里引入条件变量。（需要注意：如果仓库队列用channel，是不存在以上情况的，因为channel被填满后就阻塞了，或者channel中没有数据也会阻塞）。

条件变量的作用并不保证在同一时刻仅有一个协程（线程）访问某个共享的数据资源，而是在对应的共享数据的状态发生变化时，通知阻塞在某个条件上的协程（线程）。条件变量不是锁，在并发中不能达到同步的目的，因此条件变量总是与锁一块使用。

GO标准库中的sys.Cond类型代表了条件变量。条件变量要与锁（互斥锁，或者读写锁）一起使用。成员变量L代表与条件变量搭配使用的锁。

对应的有3个常用方法，Wait，Signal，Broadcast。

1) func (c *Cond) Wait()

该函数的作用可归纳为如下三点：

　　a) 阻塞等待条件变量满足

　　b) 释放已掌握的互斥锁相当于cond.L.Unlock()。 注意：两步为一个原子操作。

　　c) 当被唤醒，Wait()函数返回时，解除阻塞并重新获取互斥锁。相当于cond.L.Lock()

2) func (c *Cond) Signal()

单发通知，给一个正等待（阻塞）在该条件变量上的goroutine（线程）发送通知。

3) func (c *Cond) Broadcast()

广播通知，给正在等待（阻塞）在该条件变量上的所有goroutine（线程）发送通知。