go sync.Cond 条件变量
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1、数据结构
type Cond struct {
L sync.Locker // 关联的锁，通常是 *sync.Mutex 或 *sync.RWMutex
ch chan struct{} // 用于协调 goroutine 的等待和通知的 channel
}2、底层实现
go的条件变量用于协程间的同步，通常与互斥锁(sync.Mutex)或读写锁(sync.RWMutex)一起使用。当不满足某些条件时，调用wait方法，协程会被阻塞进入等待队列，等待条件满足。通常由其他协程调用signal方法发送通知来唤醒等待的协程，协程被重新调度，判断条件是否满足。
sync.Cond 在底层通过操作系统的线程同步原语（如条件变量和信号量）来实现。这些原语通常是由操作系统的线程库（例如 POSIX 线程库）提供的。Go 的运行时包装了这些原语，以便在 Go 的并发模型中使用。
sync.Cond 的数据结构有一个锁和一个通道组成：
-
L是一个同步锁，可以是任何实现了sync.Locker接口的锁。用于保护临界区的访问，临界资源包括：判断条件、执行程序需要的共享数据。 -
ch是一个chan struct{}类型的channel，Go 调度器会使用这个channel来阻塞和唤醒协程。 -
阻塞的goroutine将会进入等待队列，被唤醒的goroutine会重新被调度。
3、条件判断
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获取锁：用于保护判断条件
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条件判断：判断条件是否满足，满足则向下执行，不满足则执行wait方法，释放锁，并阻塞当前协程，等待条件满足。当被唤醒时重新获取锁，并做条件判断。
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释放锁：执行完成，释放锁。
4、等待（Wait()）
当协程调用Wait方法时，释放与条件变量关联的互斥锁，并阻塞协程使其进入等待状态。当其他 goroutine 发出信号通知它时，重新获取锁。
-
释放锁：
Wait()会先释放与条件变量相关的锁（L），这使得其他 goroutines 可以进入临界区并修改共享数据。 -
阻塞当前协程：当前 goroutine 会被挂起，通常是通过一个内部的 channel 来实现阻塞，类似于
channel的阻塞机制。具体地，Go 的调度器会将该 goroutine 加入到一个等待队列，并让其挂起，直到条件变量被通知。<-ch // 阻塞当前 goroutine -
重新获取锁：当条件变量被通知时，当前 goroutine 会从挂起的状态中恢复执行，并重新获取锁，继续执行剩下的代码。
5、通知（Signal/ Broadcast）
当协程调用Signal方法时，它会唤醒至少一个等待在条件变量上的协程，使其重新被调度；而Broadcast方法则唤醒所有等待的协程。协程被唤醒后，会重新去获取锁，然后最好重新判断条件，然后向下执行。
Signal()：调用 Cond.Signal() 时，调度器会从等待队列中唤醒一个 goroutine。这通常通过给等待在条件变量上的 goroutine 发送一个信号来实现（通过 channel 的发送操作）。被唤醒的 goroutine 会重新获取锁，并继续执行。
// 唤醒一个 goroutine
ch <- struct{}{}Broadcast()：调用 Cond.Broadcast() 时，调度器会唤醒所有等待在条件变量上的 goroutine。所有被挂起的 goroutine 会在获得锁之后恢复执行。
// 唤醒所有 goroutines
for len(ch) > 0 {
ch<-struct{}{}
}6、注意点
-
释放锁和通知的原子性：当调用
Wait()时，sync.Cond会首先释放与其关联的锁，并将 goroutine 阻塞。这样可以确保其他 goroutine 可以继续执行，并对共享资源进行修改。 -
调度与恢复：当一个等待的 goroutine 被唤醒时，调度器会将它的状态恢复为可执行状态，并将其重新调度。由于锁是由
sync.Locker（如sync.Mutex）控制的，因此在被唤醒后，goroutine 会重新获取锁，然后继续执行。 -
避免虚假唤醒：Go 的
sync.Cond设计与其他语言的条件变量类似，会避免虚假唤醒（spurious wakeups）。即使没有调用Signal()或Broadcast()，goroutine 也可能在某些情况下被唤醒（例如操作系统的内部调度机制）。为了防止因虚假唤醒导致的错误，Go 推荐在Wait()时结合for循环和条件判断进行等待。
7、生产消费样例
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
func main() {
var mu sync.Mutex // 用于保护共享数据的互斥锁
cond := sync.NewCond(&mu) // 创建一个新的条件变量
buffer := []int{} // 模拟缓冲区
maxBufferSize := 5 // 缓冲区的最大容量
// 生产者 goroutine
go func() {
for i := 0; i < 10; i++ {
mu.Lock() // 加锁，确保同步
// 如果缓冲区已满，等待消费者消费
for len(buffer) == maxBufferSize {
fmt.Println("Buffer is full, producer is waiting...")
cond.Wait() // 阻塞直到消费者消费了数据
}
// 生产数据并放入缓冲区
buffer = append(buffer, i)
fmt.Printf("Produced: %d\n", i)
cond.Signal() // 通知消费者可以消费数据
mu.Unlock() // 解锁
time.Sleep(500 * time.Millisecond) // 模拟生产时间
}
}()
// 消费者 goroutine
go func() {
for {
mu.Lock() // 加锁，确保同步
// 如果缓冲区为空，等待生产者生产
for len(buffer) == 0 {
fmt.Println("Buffer is empty, consumer is waiting...")
cond.Wait() // 阻塞直到生产者生产了数据
}
// 消费数据
item := buffer[0]
buffer = buffer[1:]
fmt.Printf("Consumed: %d\n", item)
cond.Signal() // 通知生产者可以继续生产
mu.Unlock() // 解锁
time.Sleep(1 * time.Second) // 模拟消费时间
}
}()
// 等待程序结束
time.Sleep(10 * time.Second)
}原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_41565755/article/details/143509281
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