goroutine 的同步（第一部分）

假设 Go 程序启动了两个 goroutine：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main() {
    var v int
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(2)
    go func() {
        v = 1
        wg.Done()
    }()
    go func() {
        fmt.Println(v)
        wg.Done()
    }()
    wg.Wait()
}

两个 goroutine 都对共享变量 v 进行操作。其中一个赋新值（写操作）而另一个打印变量的值（读操作）。

sync 包中的 WaitGroup 被用来等待两个非 main 的 goroutine 结束。否则，我们甚至都不能确保其中任意一个 goroutine 有被启动。

由于不同的 goroutine 是相互独立的任务，它们进行的操作之间没有任何隐含的顺序。在上面的例子中，我们不清楚会打印出 0 还是 1。如果在 fmt.Println 被触发时，另一个 goroutine 已经执行了赋值语句 v = 1，那么输出会是 1。然而，在程序真正被执行之前一切都是未知的。换句话说，赋值语句和调用 fmt.Println 是无序的 —— 它们是并发的。

如果我们无法通过查看源码断定程序的行为，这是不好的。Go 的规范引入了内存操作（读和写）的偏序（partial order）关系（先行发生原则 happen before）。这个顺序使我们能够推断程序的行为。另外，这门语言中的一些机制允许程序员强制实行操作的顺序。

在单个 goroutine 中，所有操作的顺序都与它们在源码中的位置一致。

wg.Add(2)
wg.Wait()

上面例子中的函数调用是有序的，因为它们在同一个 goroutine 中 —— wg.Add(2) 先于 wg.Wait() 被执行。

1. 信道（Channel）

使用 channel 进行通信是最重要的同步方法。往 channel 中发送数据发生在接收数据之前：

var v int
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(2)
ch := make(chan int)
go func() {
    v = 1
    ch <- 1
    wg.Done()
}()
go func() {
    <-ch
    fmt.Println(v)
    wg.Done()
}()
wg.Wait()

新的东西是 ch 这个 channel。由于接收数据发生在往 channel 中发送数据之后，而发送数据发生在给 v 赋值之后，所以上述程序的输出永远是 1。

给 v 赋值 → 发送到 ch → 从 ch 接收 → 打印 v

第一个箭头和第三个箭头都是由同一个 goroutine 中的顺序确定的。使用 channel 进行通信带来了第二个箭头。最终，分散在两个 goroutine 中的操作是有序的。

2. sync 包

sync 包提供了同步的原语。其中能解决我们的问题的是 Mutex。sync.Mutex 类型的变量 lock 保证第二次调用 lock.Lock() 发生在第一次调用 lock.Unlock() 之后。第三次调用 lock.Lock() 发生在第二次调用 lock.Unlock() 之后。一般来说，如果 m ＜ n，那么第 n 次调用 lock.Lock() 发生在第 m 次调用 lock.Unlock() 之后。让我们来看看在我们的同步问题中如何利用这个知识：

var v int
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(2)
var m sync.Mutex
m.Lock()
go func() {
    v = 1
    m.Unlock()
    wg.Done()
}()
go func() {
    m.Lock()
    fmt.Println(v)
    wg.Done()
}()
wg.Wait()

在后续的文章中将会展示更多关于使用 channel 进行通信的内容（比如怎样使用带缓存的 channel），sync 包都提供了什么内容也会详细解释。

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资源

• Go 的内存模型 —— Go 编程语言

  The Go memory model specifies the conditions under which reads of a variable in one goroutine can be guaranteed to…
  golang.org

• 像个 Gopher 一样使用 panic

  Errors while executing program in Go (after successful compilation and when OS process has been started) take the form…
  medium.com

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Golang Programming Concurrency Synchronization Goroutines

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