如何在Golang中实现条件变量同步

条件变量是Go中协调goroutine的同步机制，需与互斥锁配合使用。sync.Cond提供Wait、Signal、Broadcast方法，用于等待条件满足后唤醒goroutine。消费者用for循环加Wait等待，生产者修改状态后调用Signal或Broadcast通知，确保安全访问共享数据，避免竞态条件和虚假唤醒。

在Golang中，条件变量用于协调多个goroutine之间的执行顺序，尤其适用于等待某个条件成立后再继续执行的场景。Go语言通过 sync.Cond 类型提供了对条件变量的支持，它通常与互斥锁（sync.Mutex 或 sync.RWMutex）配合使用，确保共享数据的安全访问。

什么是条件变量

条件变量是一种同步机制，允许goroutine在某个条件不满足时挂起等待，并在其他goroutine改变状态后被唤醒。它不是用来保护临界区的，而是用来“等待-通知”协作。

sync.Cond 包含三个核心方法：

• Wait()：释放锁并阻塞当前goroutine，直到被 Signal 或 Broadcast 唤醒。
• Signal()：唤醒一个正在等待的goroutine。
• Broadcast()：唤醒所有等待的goroutine。

如何正确使用 sync.Cond

使用条件变量的关键是结合互斥锁和循环检查条件，避免虚假唤醒或竞态条件。

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假设有一个共享缓冲区，生产者向其中添加数据，消费者等待数据可用后再读取。

package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
func main() {
var mu sync.Mutex
cond := sync.NewCond(&mu)
items := make([]int, 0, 10)
// 消费者 goroutine
go func() {
    mu.Lock()
    for len(items) == 0 {
        cond.Wait() // 等待有数据
    }
    // 取出数据（实际项目中可能需要更复杂的逻辑）
    item := items[0]
    items = items[1:]
    fmt.Printf("消费了: %d\n", item)
    mu.Unlock()
}()

// 生产者 goroutine
go func() {
    mu.Lock()
    items = append(items, 42)
    fmt.Println("生产了数据")
    cond.Signal() // 通知等待的消费者
    mu.Unlock()
}()

// 主线程等待一段时间让goroutine完成
time.Sleep(1 * time.Second)
}

							

								
								

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说明：

消费者在进入 Wait 前必须持有锁，并用 for 循环检查条件，防止虚假唤醒。
Wait 方法会自动释放锁，当被唤醒后重新获取锁再返回。
生产者修改数据后调用 Signal 通知至少一个等待者。

广播通知 Broadcast 的使用场景
当你有多个等待者，并且一次状态变化影响所有等待者时，应使用 Broadcast。
例如，关闭服务、清空队列等全局操作。
// 唤醒所有等待的goroutine
cond.Broadcast()
比如多个消费者等待同一个队列，生产者一次性放入多个元素，可以用 Broadcast 让所有消费者尝试获取任务。
注意事项与最佳实践

总是使用 for 循环检查条件，而不是 if，以应对虚假唤醒。
每次调用 Wait 前必须持有锁。
Signal 和 Broadcast 应在改变条件状态后调用。
即使没有goroutine在等待，调用 Signal 或 Broadcast 也不会出错。
注意死锁风险：不要在未解锁的情况下长时间运行或再次等待。

基本上就这些。sync.Cond 虽不如 channel 常见，但在某些需要精确控制唤醒行为的场景下非常有用。