golang函數和goroutine的同步機制有哪些？

Go 語言提供了多種同步機制，包括互斥鎖、讀寫鎖定、條件變數和 WaitGroup，用於解決共享資源並發存取導致的資料不一致或競爭條件。互斥鎖為共享資源提供獨佔訪問，讀寫鎖支援多個同時讀取和單一寫入，條件變數用於協調 Goroutine 之間的等待和通知，而 WaitGroup 用於等待一組 Goroutine 完成。例如，在使用共享緩衝區的情況下，互斥鎖可以確保一次只有一個 Goroutine 存取緩衝區，避免資料損壞。

Go 語言中函數和Goroutine 的同步機制

在並發程式設計中，同步機制至關重要，它用於確保共享資源的並發存取不會導致資料不一致或競爭條件。 Go 語言提供了多種同步機制，以下是對函數和Goroutine 同步最常用的機制：

#互斥鎖(Mutex)

#互斥鎖提供了對共享資源的獨佔存取。當一個 Goroutine 獲得互斥鎖時，其他 Goroutine 將被阻止，直到該 Goroutine 釋放互斥鎖。

var mu sync.Mutex

func someFunction() {
    mu.Lock()
    // 对共享资源进行操作
    mu.Unlock()
}

讀取寫入鎖定 (RWMutex)

讀取寫入鎖定允許多個 Goroutine 同時讀取共用資源，但只能有一個 Goroutine 同時寫入共用資源。

var rwmu sync.RWMutex

func someFunction() {
    rwmu.RLock()
    // 读取共享资源
    rwmu.RUnlock()
}

func anotherFunction() {
    rwmu.Lock()
    // 写入共享资源
    rwmu.Unlock()
}

條件變數 (Cond)

條件變數用於協調 Goroutine 之間的等待和通知。一個 Goroutine 可以等待一個條件變量，直到另一個 Goroutine 對其進行通知。

var cond sync.Cond

func someFunction() {
    cond.L.Lock()
    // 等待条件变量被通知
    cond.Wait(&cond.L)
    // 执行被通知后的代码
    cond.L.Unlock()
}

func anotherFunction() {
    cond.L.Lock()
    // 通知正在等待条件变量的 Goroutine
    cond.Signal()
    cond.L.Unlock()
}

WaitGroup

WaitGroup 用來等待一組 Goroutine 完成。它可以確保在所有 Goroutine 完成之前不會執行某些操作。

var wg sync.WaitGroup

func someFunction() {
    wg.Add(1)

    // Goroutine 执行一些任务

    wg.Done()
}

func main() {
    wg.Add(5)

    for i := 0; i < 5; i++ {
        go someFunction()
    }

    // 等待所有 Goroutine 完成
    wg.Wait()

    // 主 Goroutine 执行一些操作
}

實戰案例

以一個共享緩衝區為例，多個 Goroutine 從緩衝區中讀取和寫入資料。我們可以使用互斥鎖來確保對緩衝區的並發存取：

var mu sync.Mutex
type Buffer struct {
    data []int
}

func (b *Buffer) Read() []int {
    mu.Lock()
    defer mu.Unlock()

    return b.data
}

func (b *Buffer) Write(data []int) {
    mu.Lock()
    defer mu.Unlock()

    b.data = data
}

透過使用互斥鎖，我們確保了在任何給定時間，只有一個Goroutine 可以存取共享緩衝區，從而避免了數據損壞。

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