Go的sync包解析

• sync.Mutex 互斥锁

  • 结构

  type Mutex struct {
    state int32   // 锁状态位。 第0位：是否锁住；第1位：是否有goroutine被唤醒；剩余位：等待锁的 goroutine 数量
    sema  uint32  // 信号量，用于阻塞和唤醒 goroutine
  }

  • 方法
    • Lock() 加锁。若已被锁住，则阻塞。
    • UnLock() 解锁。
    • TryLock() bool 尝试加锁。已被锁住，则返回 false

• sync.RWMutex 读写锁

  • 结构

  type RWMutex struct {
    w           Mutex        // 嵌入互斥锁。锁定期间 读、写 等待。
    writerSem   uint32       // semaphore for writers to wait for completing readers
    readerSem   uint32       // 
    readerCount atomic.Int32 // 当前读数量，负数表示有写等待或持有写锁
    readerWait  atomic.Int32 // 原子变量，写者等待时记录需要等待的读者数量，当这些读者释放后唤醒写者
  }

  • 方法
    • Lock() 加写锁。若已有读锁或写锁，则等待。
    • UnLock() 解写锁。
    • TryLock() bool 尝试加写锁。无锁返回true，已有读锁或写锁，则返回 false
    • RLock() 加读锁。若已有写锁，则等待。若有读锁，则读锁计数+1。
    • RUnlock() 解读锁，读锁计数-1
    • TryRLock() 尝试加读锁。无锁或有读锁返回true，已有写锁，则返回 false

• sync.Once 确保函数只执行一次

  • 结构：互斥锁+原子标识

  type Once struct {
    done atomic.Uint32
    m    Mutex
  }

  • 方法
    • Do(func())

• sync.WaitGroup 确保一组 goroutine 执行完成

  • 结构

  type WaitGroup struct {
    noCopy noCopy       // 禁止拷贝
  
    state atomic.Uint64 // 高32位是计数器，低32位是等待者数量
    sema  uint32        // 信号量，用于阻塞和唤醒 goroutine
  }

  • 方法
  • Add(int) 计数器+
  • Done() 计数器-1
  • Wait() 阻塞，直到计数器为0

• sync.Cond 条件变量

  • 结构

  type Cond struct {
    noCopy noCopy // 禁止拷贝
    L Locker // 用于加锁和解锁
    notify  notifyList // 等待者列表
    checker copyChecker // 用于检测拷贝
  }

  • 方法
  • Wait() 阻塞，直到被唤醒
  • Signal() 唤醒一个等待者
  • Broadcast() 唤醒所有等待者
  • NewCond(Locker) 创建条件变量

• sync.Pool 对象池

  • 结构

  type Pool struct {
    noCopy noCopy             // 禁止拷贝
    localSize uintptr         // local 数组大小
    victim     unsafe.Pointer // victim 数组
    victimSize uintptr        // victim 数组大小
    New func() any            // 创建新对象的函数
  }

  • 方法
    • Get() any 获取对象
    • Put(any) 放入对象，注意放回时，每个属性都初始化掉。
    • New(func() any) 创建对象池

• sync.Map 并发安全的map

  • 结构

  type Map struct {
    mu Mutex                       // 互斥锁
    read atomic.Pointer[readOnly]  // 只读的map
    dirty map[any]*entry           // 脏的map
    misses int                     // 记录读miss的次数
  }

  • 方法
    • Load(any) (any, bool) 读取
    • Store(any, any) 写入
    • LoadOrStore(any, any) (any, bool) 读取或写入
    • Delete(any) 删除
    • LoadAndDelete(any) (any, bool) 读取并删除
    • Range(func(key, value any) bool) 遍历