在并发编程中，协调多个协程之间的操作是一项常见的需求。条件变量（Condition Variable）是用于解决多个协程之间复杂协调问题的一种机制。条件变量配合互斥锁（Mutex）使用，可以让一组协程等待某个条件成立后再继续进行，而不会一直消耗 CPU 资源进行忙等待。
本文将详细介绍 Golang 中 sync 包提供的 Cond 类型，并通过示例代码展示如何使用 Cond 进行协程同步。
Cond 是条件变量（Condition Variable）的简称，主要有以下三个方法：
Wait()：
Wait() 会自动释放关联的互斥锁，并将当前协程置于等待状态。Wait() 会在返回前重新获得锁，以确保条件仍然满足。Signal()：
Signal() 只是唤醒其中一个。Broadcast()：
以下是一个使用 Cond 编写的生产者-消费者模型示例代码：
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
type Queue struct {
items []int
cond *sync.Cond
}
func NewQueue() *Queue {
return &Queue{
items: make([]int, 0),
cond: sync.NewCond(&sync.Mutex{}),
}
}
func (q *Queue) Enqueue(item int) {
q.cond.L.Lock()
q.items = append(q.items, item)
q.cond.Signal() // 通知等待的消费者
q.cond.L.Unlock()
}
func (q *Queue) Dequeue() int {
q.cond.L.Lock()
for len(q.items) == 0 {
q.cond.Wait() // 等待 until 队列非空
}
item := q.items[0]
q.items = q.items[1:]
q.cond.L.Unlock()
return item
}
func main() {
q := NewQueue()
// 消费者
go func() {
for {
item := q.Dequeue()
fmt.Println("Consumed:", item)
}
}()
// 生产者
for i := 1; i <= 10; i++ {
fmt.Println("Producing:", i)
q.Enqueue(i)
time.Sleep(time.Second)
}
}
定义队列结构体：
type Queue struct {
items []int
cond *sync.Cond
}
func NewQueue() *Queue {
return &Queue{
items: make([]int, 0),
cond: sync.NewCond(&sync.Mutex{}),
}
}
这里定义了一个 Queue 结构体，包含一个 items 切片用于存储队列中的元素，以及一个条件变量 cond。
入队操作：
func (q *Queue) Enqueue(item int) {
q.cond.L.Lock()
q.items = append(q.items, item)
q.cond.Signal() // 通知等待的消费者
q.cond.L.Unlock()
}
在入队操作中，先获取互斥锁，然后将元素添加到队列中，并通过 Signal() 方法通知等待的消费者。
出队操作：
func (q *Queue) Dequeue() int {
q.cond.L.Lock()
for len(q.items) == 0 {
q.cond.Wait() // 等待 until 队列非空
}
item := q.items[0]
q.items = q.items[1:]
q.cond.L.Unlock()
return item
}
在出队操作中，先获取互斥锁，然后检查队列是否为空。如果队列为空，则调用 Wait() 方法等待。队列非空时，取出队列头部的元素并返回。
生产者和消费者：
func main() {
q := NewQueue()
// 消费者
go func() {
for {
item := q.Dequeue()
fmt.Println("Consumed:", item)
}
}()
// 生产者
for i := 1; i <= 10; i++ {
fmt.Println("Producing:", i)
q.Enqueue(i)
time.Sleep(time.Second)
}
}
在 main 函数中，创建一个队列实例，启动一个消费者协程，不断从队列中取出元素并打印。主协程作为生产者，不断向队列中添加元素。
通过条件变量 Cond 配合互斥锁 Mutex，我们可以轻松实现协程之间的同步与协调，避免忙等待，提高程序的效率和响应速度。本文通过一个简单的生产者-消费者模型示例，展示了如何在 Golang 中使用条件变量进行协程同步。希望本文能帮助你更好地理解和应用条件变量。
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