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## 使用 sync.Cond 解决并发访问共享资源问题
在并发编程中，当多个 `goroutine` 需要访问共享资源时，我们需要使用一些机制来协调它们的执行顺序，以避免竞态条件和数据不一致的问题。在 Go 语言中，`sync.Cond` 条件变量就是一种常用的机制，它可以用来等待和通知其他 `goroutine`。
## sync.Cond 和互斥锁的区别
互斥锁（sync.Mutex）用于保护临界区和共享资源，而 `sync.Cond` 则用于协调多个 `goroutine` 的执行顺序。互斥锁只能一个 `goroutine` 持有锁，其他 `goroutine` 必须等待锁被释放才能继续执行。而 `sync.Cond` 可以让等待的 `goroutine` 在条件满足时被唤醒，进而继续执行。
## sync.Cond 的四个方法
sync.Cond 的定义如下：
```go
// Each Cond has an associated Locker L (often a *Mutex or *RWMutex),
// which must be held when changing the condition and
// when calling the Wait method.
//
// A Cond must not be copied after first use.
type Cond struct {
noCopy noCopy
// L is held while observing or changing the condition
L Locker
notify notifyList
checker copyChecker
}
```
每个 Cond 实例都会关联一个锁 `L`（互斥锁 *Mutex，或读写锁 *RWMutex），当修改条件或者调用 `Wait` 方法时，必须加锁。
### 1. NewCond 创建实例
```go
func NewCond(l Locker) *Cond
```
`NewCond` 方法用于创建一个 `Cond` 实例，并关联一个锁（互斥锁或读写锁）。
### 2. Broadcast 广播唤醒所有等待的 goroutine
```go
// Broadcast wakes all goroutines waiting on c.
//
// It is allowed but not required for the caller to hold c.L
// during the call.
func (c *Cond) Broadcast()
```
`Broadcast` 方法用于唤醒所有等待条件变量 `c` 的 `goroutine`。它不需要持有锁来调用。
### 3. Signal 唤醒一个等待的 goroutine
```go
// Signal wakes one goroutine waiting on c, if there is any.
//
// It is allowed but not required for the caller to hold c.L
// during the call.
func (c *Cond) Signal()
```
`Signal` 方法用于唤醒一个等待条件变量 `c` 的 `goroutine`。它不需要持有锁来调用。
### 4. Wait 等待条件变量满足
```go
// Wait atomically unlocks c.L and suspends execution
// of the calling goroutine. After later resuming execution,
// Wait locks c.L before returning. Unlike in other systems,
// Wait cannot return unless awoken by Broadcast or Signal.
//
// Because c.L is not locked when Wait first resumes, the caller
// typically cannot assume that the condition is true when
// Wait returns. Instead, the caller should Wait in a loop:
//
// c.L.Lock()
// for !condition() {
// c.Wait()
// }
// ... make use of condition ...
// c.L.Unlock()
//
func (c *Cond) Wait()
```
`Wait` 方法会自动释放锁，并挂起当前的 `goroutine`，直到条件变量 `c` 被 `Broadcast` 或 `Signal` 唤醒。被唤醒后，`Wait` 方法会重新获得锁，并继续执行后续的代码。
## 使用示例
下面是一个使用 sync.Cond 的示例，实现了一个简单的读写同步机制：
```go
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
var done = false
func read(str string, c *sync.Cond) {
c.L.Lock()
for !done {
c.Wait()
}
fmt.Println(str, "start reading")
c.L.Unlock()
}
func write(str string, c *sync.Cond) {
fmt.Println(str, "start writing")
time.Sleep(2 * time.Second)
c.L.Lock()
done = true
c.L.Unlock()
fmt.Println(str, "wake up all")
c.Broadcast()
}
func main() {
m := &sync.Mutex{}
c := sync.NewCond(m)
go read("reader1", c)
go read("reader2", c)
write("writer", c)
time.Sleep(5 * time.Second)
}
```
在这个示例中，有两个读取协程（`reader1` 和 `reader2`）和一个写入协程（`writer`）。写入协程在执行后会通知所有等待的读取协程，读取协程在条件满足时才能开始读取。
输出结果如下：
```
writer start writing
writer wake up all
reader2 start reading
reader1 start reading
```
通过使用 `sync.Cond`，我们可以很方便地实现多个 `goroutine` 之间的等待和通知机制，从而更好地协调并发访问共享资源的执行顺序。
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