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1. 程序中的通信方式

GO語(yǔ)言中有句名言：“不要用共享內(nèi)存來(lái)通信，而是使用通信來(lái)共享內(nèi)存”。

編程語(yǔ)言中，通信方式分為進(jìn)程間通信、線程間通信。

1.進(jìn)程間通信，常用方式：

• 有名管道
• 無(wú)名管道
• 信號(hào)
• 共享內(nèi)存
• 消息隊(duì)列
• 信號(hào)燈集
• socket

2.線程間通信，常用方式：

• 信號(hào)量
• 互斥鎖
• 條件變量

對(duì)于Go語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，Go程序啟動(dòng)之后對(duì)外是一個(gè)進(jìn)程，內(nèi)部包含若干協(xié)程，協(xié)程相當(dāng)于用戶態(tài)輕量級(jí)線程，所以協(xié)程的通信方式大多可以使用線程間通信方式來(lái)完成。

協(xié)程間通信方式，官方推薦使用channel，channel在一對(duì)一的協(xié)程之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與通信十分便捷。但是，一對(duì)多的廣播場(chǎng)景中，則顯得有點(diǎn)無(wú)力，此時(shí)就需要sync.Cond來(lái)輔助。

2. 什么是廣播?

舉個(gè)例子，上高中時(shí)，宿管老師每天早晨需要叫醒學(xué)生們?nèi)ド险n。這個(gè)時(shí)候，有兩種解決方法：①一個(gè)寢室一個(gè)寢室的把學(xué)生叫醒。②在宿舍樓安裝個(gè)廣播，到起床時(shí)間時(shí)，在廣播上叫醒學(xué)生。顯然，使用廣播的方式效率更高。

編程中的廣播可以理解為：多個(gè)操作流程依賴于一個(gè)操作流程完成后才能進(jìn)行某種動(dòng)作，這個(gè)被依賴的操作流程在喚醒所有依賴者時(shí)使用的一種通知方式。

在Go語(yǔ)言中，則可以使用sync.Cond來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)協(xié)程之間的廣播通知功能。

3. sync.Cond

cond是sync包下面的一種數(shù)據(jù)類(lèi)型，相當(dāng)于線程間通信的條件變量方式。

// Cond implements a condition variable, a rendezvous point 
// for goroutines waiting for or announcing the occurrence 
// of an event. 
// 
// Each Cond has an associated Locker L (often a *Mutex or *RWMutex), 
// which must be held when changing the condition and 
// when calling the Wait method. 
// 
// A Cond must not be copied after first use. 
type Cond struct { 
    noCopy noCopy  // 在第一次使用后不可復(fù)制,使用go vet作為檢測(cè)使用 
 
    // L is held while observing or changing the condition 
  // 根據(jù)需求初始化不同的鎖，如*Mutex 和 *RWMutex。注意是 指針類(lèi)型 
    L Locker 
 
  // 具有頭尾指針的鏈表。存儲(chǔ)被阻塞的協(xié)程，通知時(shí)操作該鏈表中的協(xié)程 
    notify  notifyList 
    checker copyChecker  // 復(fù)制檢查,檢查cond實(shí)例是否被復(fù)制 
} 

 該數(shù)據(jù)類(lèi)型提供的方法有：

type Cond 
 
func NewCond(l Locker) *Cond 
func (c *Cond) Broadcast() // 通知所有協(xié)程，廣播 
func (c *Cond) Signal()  // 通知一個(gè)協(xié)程 
func (c *Cond) Wait()  // 阻塞等待，直到被喚醒 

 對(duì)應(yīng)源碼追溯

// Wait atomically unlocks c.L and suspends execution 
// of the calling goroutine. After later resuming execution, 
// Wait locks c.L before returning. Unlike in other systems, 
// Wait cannot return unless awoken by Broadcast or Signal. 
// 
// Because c.L is not locked when Wait first resumes, the caller 
// typically cannot assume that the condition is true when 
// Wait returns. Instead, the caller should Wait in a loop: 
//       
//      注意下面的寫(xiě)法是官方推薦的 
//    c.L.Lock() 
//    for !condition() { 
//        c.Wait() 
//    } 
//    ... make use of condition ... 
//    c.L.Unlock() 
// 
func (c *Cond) Wait() { 
    // 檢查c是否是被復(fù)制的，如果是就panic 
    c.checker.check() 
    // 獲取等待隊(duì)列的一個(gè)ticket數(shù)值，作為喚醒時(shí)的一個(gè)令牌憑證 
    t := runtime_notifyListAdd(&c.notify) 
    // 解鎖 
    c.L.Unlock() 
   
    // 注意，上面的ticket數(shù)值會(huì)作為阻塞攜程的一個(gè)標(biāo)識(shí) 
    // 加入通知隊(duì)列里面 
    // 到這里執(zhí)行g(shù)opark()，當(dāng)前協(xié)程掛起，直到signal或broadcast發(fā)起通知 
    runtime_notifyListWait(&c.notify, t) 
   
    // 被喚醒之后，先獲取鎖 
    c.L.Lock() 
} 
 
// Signal wakes one goroutine waiting on c, if there is any. 
// 
// It is allowed but not required for the caller to hold c.L 
// during the call. 
func (c *Cond) Signal() { 
    c.checker.check() 
    runtime_notifyListNotifyOne(&c.notify)  // 隨機(jī)挑選一個(gè)進(jìn)行通知，wait阻塞解除 
} 
 
// Broadcast wakes all goroutines waiting on c. 
// 
// It is allowed but not required for the caller to hold c.L 
// during the call. 
func (c *Cond) Broadcast() { 
    c.checker.check() 
    // 通知所有阻塞等待的協(xié)程 
    // 主要是喚醒 cond.notify 鏈表上的各個(gè)協(xié)程 
    runtime_notifyListNotifyAll(&c.notify) 
} 

 使用方法，代碼示例：

var locker sync.Mutex 
var cond = sync.NewCond(&locker) 
 
// NewCond(l Locker)里面定義的是一個(gè)接口,擁有l(wèi)ock和unlock方法。 
// 看到sync.Mutex的方法,func (m *Mutex) Lock(),可以看到是指針有這兩個(gè)方法,所以應(yīng)該傳遞的是指針 
func main() { 
    // 啟動(dòng)多個(gè)協(xié)程 
    for i := 0; i < 10; i++ { 
        gofunc(x int) { 
            cond.L.Lock()          // 獲取鎖 
            defer cond.L.Unlock()  // 釋放鎖 
           
            cond.Wait()   // 等待通知，阻塞當(dāng)前 goroutine 
           
            // 通知到來(lái)的時(shí)候, cond.Wait()就會(huì)結(jié)束阻塞, do something. 這里僅打印 
            fmt.Println(x) 
        }(i) 
    } 
   
    time.Sleep(time.Second * 1) // 睡眠 1 秒，等待所有 goroutine 進(jìn)入 Wait 阻塞狀態(tài) 
    fmt.Println("Signal...") 
    cond.Signal()               // 1 秒后下發(fā)一個(gè)通知給已經(jīng)獲取鎖的 goroutine 
   
    time.Sleep(time.Second * 1) 
    fmt.Println("Signal...") 
    cond.Signal()               // 1 秒后下發(fā)下一個(gè)通知給已經(jīng)獲取鎖的 goroutine 
   
    time.Sleep(time.Second * 1) 
    cond.Broadcast()            // 1 秒后下發(fā)廣播給所有等待的goroutine 
    fmt.Println("Broadcast...") 
    time.Sleep(time.Second * 1) // 等待所有 goroutine 執(zhí)行完畢 
} 

 總結(jié)

在Go中協(xié)程間通信的方式有多種，最常用的是channel。如果牽扯多個(gè)協(xié)程的通知，可以使用sync.Cond。

查看channel、sync.Cond源碼之后會(huì)發(fā)現(xiàn)，它們有相似之處：

1. 阻塞協(xié)程統(tǒng)一被封裝在 sudog 結(jié)構(gòu)里面
2. channel阻塞讀/寫(xiě)時(shí)，用雙向鏈表存儲(chǔ)被阻塞導(dǎo)致等待喚醒的協(xié)程
3. sync.Cond用帶有頭尾指針的單向鏈表存儲(chǔ)被阻塞導(dǎo)致等待喚醒的協(xié)程
4. 阻塞時(shí)都是使用gopark()進(jìn)行協(xié)程的掛起操作

雖說(shuō)有相似之處，但是卻有本質(zhì)區(qū)別：

1. channel 可以用來(lái)在協(xié)程間傳遞數(shù)據(jù)
2. sync.Cond 不可以在協(xié)程間傳遞數(shù)據(jù)，主要用來(lái)進(jìn)行協(xié)程的阻塞喚醒操作。如果需要傳遞數(shù)據(jù)，則需要全局變量進(jìn)行傳遞