条件变量和信号量的区别(条件变量和信号量的区别 golang)

条件变量和信号量的区别(条件变量和信号量的区别 golang)p id main toc strong 目录 strong p 1 数据结构 2 底层实现 3 条件判断 4 等待 Wait 5 通知 Signal Broadcast 6 注意点 7 生产消费样例 1 数据结构 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 或读写锁 一起使用

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 <p id="main-toc"><strong>目录</strong></p> 

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1、数据结构

2、底层实现

3、条件判断

4、等待(Wait())

5、通知(Signal/ Broadcast)

6、注意点

7、生产消费样例


1、数据结构

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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()或读写锁(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。

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。

 的数据结构有一个锁和一个通道组成:

  • 是一个同步锁,可以是任何实现了 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。
  • 是一个类型的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

  • 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。
  • 释放锁:执行完成,释放锁。

4、等待(Wait())

当协程调用时,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: 会先释放与条件变量相关的锁(),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 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。

  • 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)

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 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 的发送操作)。被唤醒的 goroutine 会重新获取锁,并继续执行。

 

Broadcast():调用 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。

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6、注意点

  1. 释放锁和通知的原子性:当调用 时, 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。
  2. 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 (如 )控制的,因此在被唤醒后,goroutine 会重新获取锁,然后继续执行。
  3. 避免虚假唤醒:Go 的 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 或 ,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 时结合 循环和条件判断进行等待。

7、生产消费样例

 

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