如何在Golang中实现协程同步

Golang中协程同步主要通过sync.WaitGroup、sync.Mutex、channel和sync.Cond实现。使用sync.WaitGroup可等待一组协程完成，适用于批量任务场景；通过Add(n)设置计数，每个协程结束调用Done()，主线程调用Wait()阻塞直至所有任务结束。当多个协程访问共享资源时，需使用sync.Mutex加锁避免竞态条件，典型应用如并发安全的计数器，操作前后分别加锁与解锁，并建议用defer确保解锁。channel是Go推荐的通信方式，通过“通信共享内存”，可用于任务同步、结果传递和控制执行顺序，无缓冲channel的发送接收天然同步，close可广播关闭信号。sync.Cond用于更复杂的条件等待场景，结合mutex使用，支持Wait()等待条件满足，Signal()或Broadcast()唤醒一个或所有等待者，适用于生产者-消费者等模式。选择合适机制取决于具体需求：WaitGroup用于任务等待，Mutex保护临界区，channel实现解耦通信，Cond处理条件同步。需注意死锁、忘记解锁、channel误用等常见问题。

在Golang中，协程（goroutine）之间的同步主要通过多种机制来保证数据安全和执行顺序。最常用的方式包括使用 sync.Mutex、sync.WaitGroup、channel 以及 sync.Cond 等。下面介绍几种典型的同步方法及其适用场景。

使用 sync.WaitGroup 等待协程完成

当你需要等待一组协程全部执行完毕时，sync.WaitGroup 是最常用的工具。

它通过计数器控制主线程阻塞，直到所有协程完成任务并调用 Done()。

示例：

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package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
func worker(id int, wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
fmt.Printf("Worker %d starting\n", id)
time.Sleep(time.Second)
fmt.Printf("Worker %d done\n", id)
}
func main() {
var wg sync.WaitGroup
for i := 1; i <= 3; i++ {
wg.Add(1)
go worker(i, &wg)
}
wg.Wait()
fmt.Println("All workers finished")
}

使用互斥锁 sync.Mutex 保护共享资源

当多个协程访问和修改同一变量时，可能引发竞态条件（race condition）。使用 sync.Mutex 可以确保同一时间只有一个协程能访问临界区。

示例：并发安全的计数器

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package main
import (
"fmt"
"sync"
)
type Counter struct {
mu   sync.Mutex
val  int
}
func (c *Counter) Inc() {
c.mu.Lock()
defer c.mu.Unlock()
c.val++
}
func (c *Counter) Value() int {
c.mu.Lock()
defer c.mu.Unlock()
return c.val
}
func main() {
var wg sync.WaitGroup
counter := &Counter{}
for i := 0; i < 1000; i++ {
    wg.Add(1)
    go func() {
        defer wg.Done()
        counter.Inc()
    }()
}
wg.Wait()
fmt.Println("Counter value:", counter.Value()) // 输出 1000
}

使用 channel 实现协程通信与同步
Go提倡“通过通信共享内存”，而不是“通过共享内存通信”。channel 不仅用于传递数据，还能自然实现协程同步。

无缓冲 channel 的发送和接收是同步的
可用来通知完成、传递结果或控制执行顺序
close(channel) 可广播关闭信号
示例：用 channel 等待任务完成
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func doTask(done chan bool) {
fmt.Println("Task starting...")
time.Sleep(2 * time.Second)
fmt.Println("Task done")
done <- true
}
func main() {
done := make(chan bool)
go doTask(done)
<-done // 阻塞等待
fmt.Println("Main exit")
}
使用 sync.Cond 实现条件等待
当协程需要等待某个条件成立时，sync.Cond 提供了更细粒度的控制。它结合 mutex 和 signal/broadcast 机制，适合实现生产者-消费者等模式。
常见方法：Wait()、Signal()、Broadcast()
示例：简单信号通知
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
func main() {
var mu sync.Mutex
cond := sync.NewCond(&mu)
go func() {
    time.Sleep(2 * time.Second)
    mu.Lock()
    fmt.Println("Sending signal")
    cond.Signal()
    mu.Unlock()
}()

mu.Lock()
fmt.Println("Waiting for signal...")
cond.Wait()
mu.Unlock()
fmt.Println("Signal received")
}

基本上就这些。选择哪种方式取决于具体需求：WaitGroup 适合等待批量任务，Mutex 保护共享状态，channel 更适合协程间解耦通信，Cond 用于复杂条件同步。合理使用这些工具，就能写出高效又安全的并发程序。不复杂但容易忽略细节，比如死锁、忘记 unlock 或误用 channel。