goroutiine同步/channel、互斥鎖、讀寫鎖、死鎖/條件變量
-
爲何須要goroutine同步html
-
gorotine同步概念、以及同步的幾種方式node
1.1 爲何須要goroutine同步
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
var A = 10
var wg = sync.WaitGroup{}
func Add(){
defer wg.Done()
for i:=0;i<1000000;i++{
A += 1
}
}
func main() {
wg.Add(2)
go Add()
go Add()
wg.Wait()
fmt.Println(A)
}
# output： 1061865 # 每運行一次結果都不同，可是都不是咱們預期的結果2000000
多goroutine【多任務】，有共享資源，且多goroutine修改共享資源，出現數據不安全問題【數據錯誤】，保證數據安全一致，須要goroutine同步瀏覽器
緩存
1.3 goroutine同步方式
-
channel 【csp模型】安全
-
互斥鎖 【傳統同步機制】併發
-
讀寫鎖 【傳統同步機制】svg
-
條件變量 【傳統同步機制】函數
2.1 互斥鎖
2.1.1 特色
加鎖成功則操做資源，加鎖失敗則等待直至鎖加鎖成功----全部的goroutine互斥,一個獲得鎖其餘所有等待性能
解決了數據安全問題，下降了程序的性能,適用讀寫不太頻繁的場景單元測試
2.1.2 鎖顆粒度問題
顆粒度是指，加鎖的範圍，哪裏使用資源哪裏加鎖，儘量減小加鎖範圍
單元測試基本使用流程
-
新建單元測試文件
-
編寫測試案例
-
gotest運行生成對應的prof文件
-
go tool 查看生成的prof文件
package main_test
import (
"fmt"
"sync"
"testing"
)
var A = 10
var wg = sync.WaitGroup{}
var mux sync.Mutex
func Add(){
defer wg.Done()
for i:=0;i<1000000;i++{
mux.Lock()
A += 1
mux.Unlock()
}
}
/*
// 加大鎖顆粒度
func Add(){
defer wg.Done()
mux.Lock()
for i:=0;i<1000000;i++{
A += 1
}
mux.Unlock()
}*/
// 單元測試格式,
func TestMux(t *testing.T) {
wg.Add(2)
go Add()
go Add()
wg.Wait()
fmt.Println(A)
}
# 生成prof文件,-cpuprofile 參數指定生成什麼類型的prof cpu.prof指定生成profile文件名字
go test mutex_test.go -cpuprofile cpu.prof
# 查看生成的prof文件,pprof 指定查看的文件類型
go tool pprof cpu.prof
# 下面是輸出信息
Type: cpu
Time: Jul 10, 2019 at 2:38pm (CST)
Duration: 201.43ms, Total samples = 80ms (39.72%)
Entering interactive mode (type "help" for commands, "o" for options)
(pprof) top # 這裏使用top命令查看測試中cpu使用的信息
Showing nodes accounting for 80ms, 100% of 80ms total
flat flat% sum% cum cum%
60ms 75.00% 75.00% 60ms 75.00% sync.(*Mutex).Unlock
20ms 25.00% 100% 20ms 25.00% sync.(*Mutex).Lock
0 0% 100% 80ms 100% command-line-arguments_test.Add
(pprof) svg #svg 保存可視化文件，可使用瀏覽器可視化查看
(pprof) list Add # 查看對應函數的詳細時間消耗信息
注意：
// Once is an object that will perform exactly one action.
type Once struct {
m Mutex
done uint32 // 標識是否已執行過任務，若是設置爲1 則說明任務已執行過了
}
// DO 調用用戶執行的方法，僅調用一次
func (o *Once) Do(f func()) {
// 原子操做判斷done，已被置成1，若是done是1 說明方法已被執行，直接返回
if atomic.LoadUint32(&o.done) == 1 {
return
}
// 加鎖
o.m.Lock()
defer o.m.Unlock()
// done爲0則開始，調用用戶函數方法
if o.done == 0 {
defer atomic.StoreUint32(&o.done, 1)
f()
}
}
讀寫互斥，讀者能夠重複加鎖。寫加鎖須要等待全部讀者解鎖，寫加鎖期間全部讀者wait【寫優先級高於讀，讀寫同時加鎖寫着加鎖先成功】
適用寫少讀多的場景，相比互斥鎖能夠必定程度提升程序性能
-
僅有讀者
- 寫着加鎖更新數據
2.3 條件變量
條件變量的做用並不保證在同一時刻僅有一個協程（線程）訪問某個共享的數據資源，而是在對應的共享數據的狀態發生變化時，通知阻塞在某個條件上的協程（線程）。條件變量不是鎖，在併發中不能達到同步的目的，所以條件變量老是與鎖一塊使用，能夠認爲條件變量是對鎖的一種補充，某種程度上提升鎖機制帶來的效率低下的問題
2.3.1 條件變量API介紹
-
建立條件變量 【建立後不能被被拷貝】
// 參數傳遞一把鎖，返回指針類型
cond:=sync.NewCond(&sync.Mutex{})
Cond.Wait() ，阻塞再條件變量上讓出cup資源
// 阻塞在條件變量上面，會把當前gorotine掛載到Cond隊列上面 cond.Wait() // 1. 釋放鎖，並把本身掛載到通知隊列，阻塞等待【原子操做】 // 2. 接收到喚醒信號，嘗試獲取鎖 // 3. 獲取鎖成功則 返回
Cond.Signal() 隨機喚醒一個阻塞在條件變量上的goroutine
// 喚醒阻塞在條件變量上的goroutine，處於wait【調用了cond.wait】狀態的goroutine // 隨機喚醒通知隊列上的一個線程,並從通知隊列移除 cond.Signal() // 發送喚醒信號
Cond.Broadcast() 廣播通知全部處於wait狀態的goroutine
// 廣播通知全部處於wait狀態的goroutine // 通知通知隊列上的全部的gorotine，而且把全部的goroutine從通知隊列 取下來 cond.Broadcast()
2.3.2 條件變量在生產者消費模型中使用
package main
import "fmt"
import "sync"
import "math/rand"
import "time"
var cond sync.Cond // 建立全局條件變量
// 生產者
func producer(out chan<- int, idx int) {
for {
cond.L.Lock() // 條件變量對應互斥鎖加鎖
for len(out) == 3 { // 產品區滿 等待消費者消費
cond.Wait() // 掛起當前協程， 等待條件變量知足，被消費者喚醒
}
num := rand.Intn(1000) // 產生一個隨機數
out <- num // 寫入到 channel 中 （生產）
fmt.Printf("%dth 生產者，產生數據 %3d, 公共區剩餘%d個數據\n", idx, num, len(out))
cond.L.Unlock() // 生產結束，解鎖互斥鎖
cond.Signal() // 喚醒 阻塞的 消費者
time.Sleep(time.Second) // 生產完休息一會，給其餘協程執行機會, 解決了死鎖機會的下降
}
}
//消費者
func consumer(in <-chan int, idx int) {
for {
cond.L.Lock() // 條件變量對應互斥鎖加鎖（與生產者是同一個）
for len(in) == 0 { // 產品區爲空 等待生產者生產
cond.Wait() // 掛起當前協程， 等待條件變量知足，被生產者喚醒
}
num := <-in // 將 channel 中的數據讀走 （消費）
fmt.Printf("---- %dth 消費者, 消費數據 %3d,公共區剩餘%d個數據\n", idx, num, len(in))
cond.L.Unlock() // 消費結束，解鎖互斥鎖
cond.Signal() // 喚醒 阻塞的 生產者
time.Sleep(time.Millisecond * 500) //消費完 休息一會，給其餘協程執行機會, 解決了死鎖機會的下降
}
}
func main() {
rand.Seed(time.Now().UnixNano()) // 設置隨機數種子
quit := make(chan bool) // 建立用於結束通訊的 channel
product := make(chan int, 3) // 產品區（公共區）使用channel 模擬
cond.L = new(sync.Mutex) // 建立互斥鎖和條件變量
for i := 0; i < 5; i++ { // 5個消費者
go producer(product, i+1)
}
for i := 0; i < 3; i++ { // 3個生產者
go consumer(product, i+1)
}
<-quit // 主協程阻塞 不結束
}
-
-
極端處理： 1個生產者 2 消費 channle 緩存1
-
因爲極端一些狀況，會致使全部的生產者與消費者都會進入到一個wait 狀態，沒有人喚醒
-
-
解決bug----單向喚醒，由生產者喚醒消費者
喚醒方向問題： 由速率低的一方喚醒速率高的一方
package main
import (
"fmt"
"runtime"
)
import "sync"
import "math/rand"
import "time"
var cond sync.Cond // 建立全局條件變量
// 生產者
func producer(out chan<- int, idx int) {
for {
num := rand.Intn(1000) // 產生一個隨機數
cond.L.Lock() // 條件變量對應互斥鎖加鎖
select {
// 嘗試向channel寫入數據
case out <- num:
fmt.Printf("%dth 生產者，產生數據 %3d, 公共區剩餘%d個數據\n", idx, num, len(out))
default:
}
cond.L.Unlock() // 生產結束，解鎖互斥鎖
cond.Signal() // 喚醒 阻塞的 消費者
runtime.Gosched() // 給別更多的機會建立鎖
}
}
//消費者
func consumer(in <-chan int, idx int) {
var num int
for {
cond.L.Lock() // 條件變量對應互斥鎖加鎖（與生產者是同一個）
for len(in)==0{
cond.Wait()
}
num=<-in
fmt.Printf("%dth 消費者，消費了 %d, 公共區剩餘%d個數據\n", idx, num, len(in))
cond.L.Unlock() // 消費結束，解鎖互斥鎖
}
}
func main() {
rand.Seed(time.Now().UnixNano()) // 設置隨機數種子
quit := make(chan bool) // 建立用於結束通訊的 channel
product := make(chan int, 3) // 產品區（公共區）使用channel 模擬
cond.L = new(sync.Mutex) // 建立互斥鎖和條件變量
for i := 0; i < 3; i++ { // 3個生產者
go producer(product, i+1)
}
for i := 0; i < 5; i++ { // 5個消費者
go consumer(product, i+1)
}
<-quit // 主協程阻塞 不結束
}
問題：
當咱們把條件變量取消，使用帶緩存的channel，一樣很好的完成生產者與消費者模型【channel空與非空主動阻塞等待，直至解除阻塞】，why use cond？
2.3.3 channel vs sync.Cond
使用channel通知多個關注條件的goroutine問題?
關閉的channle 與廣播的做用，僅僅單次使用
當狀態多重狀況的時候，channel 不行了，使用cond廣播的方式進行狀態更新
相關文章
- 1. 線程同步之互斥鎖、自旋鎖、讀寫鎖以及條件變量
- 2. 互斥鎖，讀寫鎖，條件變量，自旋鎖
- 3. 2019-3-25多線程的同步與互斥（互斥鎖、條件變量、讀寫鎖、自旋鎖、信號量）
- 4. 多線程的同步與互斥（互斥鎖、條件變量、讀寫鎖、自旋鎖、信號量）
- 5. Linux——互斥鎖、讀寫鎖、條件變量簡單認識
- 6. 互斥鎖、同步鎖、讀寫鎖的區別
- 7. 互斥同步鎖
- 8. 各種鎖（互斥鎖，自旋鎖，讀寫鎖，樂觀鎖，悲觀鎖，死鎖）
- 9. 讀寫鎖 互斥鎖 原子鎖
- 10. 讀寫鎖————用互斥量和條件變量模擬
- 更多相關文章...
- • Hibernate悲觀鎖 - Hibernate教程
- • Hibernate樂觀鎖 - Hibernate教程
- • 漫談MySQL的鎖機制
- • JDK13 GA發佈：5大特性解讀
相關標籤/搜索
每日一句
-
每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
歡迎關注本站公眾號,獲取更多信息
