Golang sync/Cond条件变量使用与并发控制实践-Golang-PHP中文网

Golang sync/Cond条件变量使用与并发控制实践

P粉602998670

发布： 2025-10-05 20:43:01

原创

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sync.Cond是Go中用于goroutine间同步的条件变量，由锁、Wait()、Signal()/Broadcast()组成，需与互斥锁配合使用。等待时必须在for循环中检查条件以防止虚假唤醒，适用于共享状态的细粒度控制，如生产者-消费者模型中的有界队列。相比channel更高效于广播通知，但复杂度较高，应优先考虑channel，复杂场景下选用sync.Cond。

golang sync/cond条件变量使用与并发控制实践

在Go语言中，sync.Cond 是一种用于协调多个goroutine之间同步的机制，常被称为“条件变量”。它允许goroutine等待某个特定条件成立后再继续执行，是实现复杂并发控制的重要工具。虽然 sync.Mutex 和 channel 能解决大部分同步问题，但在某些场景下，sync.Cond 更加高效和直观。

理解 sync.Cond 的核心组成

sync.Cond 由三部分构成：

L (Locker)：一个实现了 Lock() 和 Unlock() 方法的锁，通常使用 *sync.Mutex 或 *sync.RWMutex。
Wait()：使当前goroutine释放锁并进入等待状态，直到被唤醒。
Signal() 和 Broadcast()：唤醒一个或所有等待中的goroutine。

关键点在于：调用 Wait() 前必须持有锁，而 Wait() 内部会自动释放锁，并在唤醒后重新获取锁。

基本使用模式

以下是使用 sync.Cond 的典型结构：

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mu := &sync.Mutex{}
cond := sync.NewCond(mu)

// 等待方
cond.L.Lock()
for 条件不成立 {
    cond.Wait()
}
// 执行后续操作
cond.L.Unlock()

// 通知方
cond.L.Lock()
// 修改导致条件成立的状态
cond.Signal()  // 或 cond.Broadcast()
cond.L.Unlock()

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注意：等待逻辑必须放在 for 循环中判断条件，而不是 if，以防出现虚假唤醒（spurious wakeup）。

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实际应用场景：生产者-消费者模型

使用 sync.Cond 实现一个线程安全的有界缓冲区队列：

type Queue struct {
    items []int
    cond  *sync.Cond
    mu    sync.Mutex
    max   int
}

func NewQueue(max int) *Queue {
    q := &Queue{
        items: make([]int, 0),
        max:   max,
    }
    q.cond = sync.NewCond(&q.mu)
    return q
}

func (q *Queue) Put(item int) {
    q.mu.Lock()
    defer q.mu.Unlock()

    // 队列满时等待
    for len(q.items) >= q.max {
        q.cond.Wait()
    }

    q.items = append(q.items, item)
    q.cond.Broadcast() // 唤醒可能等待消费的goroutine
}

func (q *Queue) Get() int {
    q.mu.Lock()
    defer q.mu.Unlock()

    // 队列空时等待
    for len(q.items) == 0 {
        q.cond.Wait()
    }

    item := q.items[0]
    q.items = q.items[1:]
    q.cond.Broadcast() // 唤醒可能等待写入的gorine
    return item
}

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在这个例子中，多个生产者和消费者可以安全地并发操作队列。Put 在队列满时阻塞，Get 在队列空时阻塞，通过 Broadcast 通知所有等待者重新检查状态。