在Go语言并发编程的广阔天地里，`sync.Cond` 与 `sync.WaitGroup` 是两个用于控制多个goroutine之间同步与协作的重要工具。尽管它们都服务于协调并发执行的任务，但它们在功能、使用场景以及内部实现机制上有着显著的差异。接下来，我们将深入探讨这两个同步原语的异同，帮助你在实际编程中更加精准地选择和使用它们。 ### sync.WaitGroup：简单而强大的并发计数器 `sync.WaitGroup` 是Go标准库中一个非常直观且强大的并发控制工具，它主要用于等待一组goroutine的完成。你可以将其想象为一个计数器，每当一个goroutine启动时，就对这个计数器执行一次增加操作（`Add(1)`），每当一个goroutine完成时，就对这个计数器执行一次减少操作（`Done()`，内部实际上调用`Add(-1)`）。主goroutine（通常是启动这些子goroutine的那个）会调用`Wait()`方法等待，直到计数器归零，表示所有子goroutine都已执行完毕。 #### 使用场景 - **并发任务的等待**：当你需要启动多个goroutine去执行并发任务，并且主goroutine需要等待所有这些任务完成后才能继续执行时，`sync.WaitGroup` 是非常合适的选择。 - **资源管理**：在并发场景下，有时需要等待所有资源都被正确释放或所有处理都完成后才能继续。`WaitGroup` 可以帮助确保所有必要的清理工作都在继续执行之前完成。 #### 示例代码 ```go package main import ( "fmt" "sync" "time" ) func worker(id int, wg *sync.WaitGroup) { defer wg.Done() // 确保在goroutine退出时减少WaitGroup的计数 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 <= 5; i++ { wg.Add(1) go worker(i, &wg) } wg.Wait() // 等待所有worker完成 fmt.Println("All workers finished") } ``` ### sync.Cond：基于条件变量的复杂同步 与`sync.WaitGroup`相比，`sync.Cond` 提供了更为复杂的同步机制，它基于条件变量（condition variable）实现。条件变量允许一个或多个goroutine在某个条件未满足时阻塞，并在条件变为满足时被唤醒继续执行。`sync.Cond` 必须与一个互斥锁（通常是`*sync.Mutex`或`*sync.RWMutex`）配合使用，以确保条件检查和条件变量的操作是原子性的。 #### 使用场景 - **复杂的同步逻辑**：当同步逻辑不仅仅是等待一组任务的完成时，而是需要基于某些条件（这些条件可能在多个goroutine中被修改）来决定何时继续执行时，`sync.Cond` 显得尤为有用。 - **生产者-消费者问题**：在典型的生产者-消费者问题中，消费者可能需要等待生产者生产足够的数据，这时可以使用`sync.Cond`来等待特定条件（如队列非空）的满足。 #### 示例代码 ```go package main import ( "fmt" "sync" "time" ) type Queue struct { items []int mu sync.Mutex cond *sync.Cond } func NewQueue() *Queue { q := &Queue{ items: make([]int, 0), } q.cond = sync.NewCond(&q.mu) return q } func (q *Queue) Enqueue(item int) { q.mu.Lock() defer q.mu.Unlock() q.items = append(q.items, item) q.cond.Signal() // 通知一个等待的goroutine } func (q *Queue) Dequeue() (int, bool) { q.mu.Lock() defer q.mu.Unlock() for len(q.items) == 0 { q.cond.Wait() // 等待条件满足 } item := q.items[0] q.items = q.items[1:] return item, true } func main() { q := NewQueue() // 生产者 go func() { for i := 0; i < 5; i++ { q.Enqueue(i) fmt.Printf("Produced: %d\n", i) time.Sleep(200 * time.Millisecond) } }() // 消费者 for i := 0; i < 5; i++ { item, ok := q.Dequeue() if !ok { break } fmt.Printf("Consumed: %d\n", item) } // 假设这里还有其他逻辑... } ``` ### 异同点总结 - **功能复杂度**：`sync.WaitGroup` 功能相对简单，主要用于等待一组goroutine的完成。而`sync.Cond` 提供了基于条件的等待/通知机制，适用于更复杂的同步场景。 - **使用场景**：`WaitGroup` 适用于并发任务的基本同步，如等待所有子任务完成；`Cond` 更适用于需要根据特定条件变化来决定何时继续执行的场景。 - **内部机制**：`WaitGroup` 通过内部计数器实现同步；`Cond` 则需要与互斥锁配合使用，通过条件变量和等待队列来实现。 - **灵活性**：`Cond` 提供了更高的灵活性，允许等待特定的条件满足；而`WaitGroup` 一旦调用`Wait()`，就只能等待所有goroutine完成，缺乏条件判断的能力。 ### 结语 在Go语言的并发编程实践中，`sync.WaitGroup` 和 `sync.Cond` 都是不可或缺的工具。它们各自在特定的场景下发挥着重要作用，选择哪一个取决于你的具体需求。通过合理使用这些同步原语，你可以有效地控制goroutine之间的执行顺序，确保并发程序的正确性和高效性。如果你对并发编程有深入的兴趣，不妨在码小课网站上进一步探索更多相关的知识和实践案例，不断提升自己的编程技能。