阻塞
在Go语言中,阻塞通常指的是一个goroutine(轻量级线程)在等待另一个goroutine完成操作(如I/O操作、channel通信等)时,暂时停止执行的现象。Go语言提供了多种同步和通信机制,可以用于实现阻塞的效果。
使用 Channel 实现阻塞
Channel 是Go语言中的一个核心特性,用于在goroutines之间进行通信。通过channel,你可以实现阻塞等待数据或命令。
package main import ( "fmt" "time" ) func main() { c := make(chan struct{}) go func() { fmt.Println("业务处理~~~") time.Sleep(2 * time.Second) fmt.Println("业务处理完成~~~") close(c) // 关闭channel,通知工作完成 }() <-c // 阻塞等待channel关闭 fmt.Println("处理其他业务~~~") }
使用 WaitGroup 实现阻塞
WaitGroup 是Go语言中用于同步一组并发操作的另一个工具。它通过计数器来跟踪完成的操作数量。
package main import ( "fmt" "strconv" "sync" "time" ) func main() { var wg sync.WaitGroup //控制并发组 doWork := func(i int) { // wg.Done(): 表示一个事件已经完成。它等价于 wg.Add(-1),但更明确地表达了“完成一个任务”的意图,并且在使用上更安全,因为它不会导致计数变为负数(如果已经到达零,则会panic)。 defer wg.Done() // 当函数返回时,通知WaitGroup一个操作已完成相当于wg.Add(-1) fmt.Println("处理业务~~~" + strconv.Itoa(i)) time.Sleep(2 * time.Second) fmt.Println("业务处理完成~~~" + strconv.Itoa(i)) } for i := 0; i < 5; i++ { wg.Add(1) // 增加WaitGroup的计数器 go doWork(i) // 启动一个goroutine做工作 } //主goroutine调用wg.Wait(),直到所有启动的goroutines都通过调用wg.Done()通知它们已经完成工作 wg.Wait() // 阻塞,直到WaitGroup的计数器为0 fmt.Println("所有业务处理完成~~~") }
使用 Mutex 和 Conditional Variables 实现阻塞
Mutex(互斥锁)和条件变量可以用来同步访问共享资源,并实现基于条件的阻塞。
package main import ( "fmt" "sync" "time" ) func main() { var mtx sync.Mutex //创建互斥锁 cond := sync.NewCond(&mtx) //使用mtx作为底层互斥锁 ready := false // 启动一个 goroutine 来改变条件变量 ready 的值,并通知 cond。 go func() { fmt.Println("循环跟goroutine是go内部决定先调度的--------------------goroutine--------------------") time.Sleep(3 * time.Second) mtx.Lock() //使用互斥锁 ready = true cond.Signal() // 唤醒至少一个等待的 goroutine mtx.Unlock() //解锁 }() mtx.Lock() // 锁定互斥锁,准备进入条件等待 for !ready { fmt.Println("循环跟goroutine是go内部决定先调度的--------------------阻塞--------------------") cond.Wait() // 阻塞,直到 cond.Signal() 被调用 //mtx.Unlock() } mtx.Unlock() // 解锁互斥锁,继续执行(此处mtx.Unlock()在for循环里面阻塞等待完成后也可以,也可以没有,因为主线程会结束,但如果后续还需要获取互斥锁则必须要释放否则报错) fmt.Println("准备继续~~~") }
这里是一些关键的修改和注意事项:
sync.Cond
的使用需要一个sync.Mutex
作为其底层的互斥锁。在使用cond.Wait()
之前,必须先锁定这个互斥锁。在
cond.Wait()
调用中,当前的互斥锁会被自动释放,goroutine 会阻塞直到它被cond.Signal()
或cond.Broadcast()
唤醒。一旦
cond.Wait()
返回,goroutine 会重新获取互斥锁,然后继续执行循环或代码块。在
cond.Signal()
调用之后,您需要在某个地方调用mtx.Unlock()
来释放互斥锁,否则主 goroutine 会在cond.Wait()
之后无法获取到锁。您的代码中,
cond.Wait()
之后的mtx.Unlock()
应该在for
循环之外,以避免在循环的每次迭代中重复加锁和解锁。
在Go语言中,
sync.Mutex
(互斥锁)用于保护共享资源不被多个goroutine同时修改,以避免竞态条件。sync.Cond
(条件变量)与互斥锁结合使用,可以在多个goroutine之间同步共享条件。以下是关于何时使用mtx.Lock()
和mtx.Unlock()
的指导:
mtx.Lock()
- 在访问或修改由互斥锁保护的共享资源之前使用。
- 在调用
cond.Wait()
之前使用,以确保在等待条件变量时,共享资源不会被其他goroutine并发访问。 - 在调用
cond.Signal()
或cond.Broadcast()
之前使用,因为这些操作需要在互斥锁保护的临界区内执行。
mtx.Unlock()
- 在完成对共享资源的访问或修改后使用。
- 在
cond.Wait()
返回后使用,因为我们已经完成了等待期间需要的共享资源访问,并且需要重新获取互斥锁以继续执行。 - 在不再需要互斥锁保护当前goroutine的执行路径时使用,以允许其他等待互斥锁的goroutine继续执行。
注意事项
- 互斥锁必须在获取后及时释放,否则会导致死锁。
- 通常,获取互斥锁和释放互斥锁成对出现,以避免忘记释放锁。
永久阻塞
Go 的运行时的当前设计,假定程序员自己负责检测何时终止一个
goroutine
以及何时终止该程序。可以通过调用os.Exit
或从main()
函数的返回来以正常方式终止程序。而有时候我们需要的是使程序阻塞在这一行。
使用 sync.WaitGroup
一直等待直到 WaitGroup
等于 0
package main import "sync" func main() { var wg sync.WaitGroup wg.Add(1) wg.Wait() }
空 select
select{}
是一个没有任何 case
的 select
,它会一直阻塞
package main func main() { select{} }
死循环
虽然能阻塞,但会 100%占用一个 cpu。不建议使用
package main func main() { for {} }
用 sync.Mutex
一个已经锁了的锁,再锁一次会一直阻塞,这个不建议使用
package main import "sync" func main() { var m sync.Mutex m.Lock() }
os.Signal
系统信号量,在 go 里面也是个 channel
,在收到特定的消息之前一直阻塞
package main import ( "os" "os/signal" "syscall" ) func main() { sig := make(chan os.Signal, 2) //syscall.SIGTERM 是默认的终止进程信号,通常由服务管理器(如systemd、supervisor等)发送来请求程序正常终止。 //syscall.SIGINT 是中断信号,一般由用户按下Ctrl+C键触发,用于请求程序中断执行 signal.Notify(sig, syscall.SIGTERM, syscall.SIGINT) <-sig }
从终端发送信号
Ctrl+C: 在大多数Unix-like系统(包括Linux和macOS)以及Windows的命令行中,按
Ctrl+C
键会向当前前台进程发送一个SIGINT
(中断)信号。这通常是停止Go程序的快捷方式。Kill命令: 如果你的程序在后台运行,并且你知道其进程ID(PID),可以通过终端发送一个信号。例如,发送一个
SIGTERM
信号,可以使用:kill PID或者指定型号类型kill -SIGTERM PID
从Go代码内部发送信号
package main import ( "os" "os/signal" "syscall" "time" ) func main() { sig := make(chan os.Signal, 2) //syscall.SIGTERM 是默认的终止进程信号,通常由服务管理器(如systemd、supervisor等)发送来请求程序正常终止。 //syscall.SIGINT 是中断信号,一般由用户按下Ctrl+C键触发,用于请求程序中断执行 signal.Notify(sig, syscall.SIGTERM, syscall.SIGINT) go func() { time.Sleep(10 * time.Second) sig <- syscall.SIGTERM }() go func() { time.Sleep(5 * time.Second) sig <- syscall.SIGINT }() <-sig }
使用外部工具或服务管理器
如果你的Go程序作为服务运行,可能由如systemd、supervisord等服务管理器控制,这些管理器通常提供了发送信号给托管服务的机制。具体操作需参考相应服务管理器的文档。
空 channel 或者 nil channel
channel
会一直阻塞直到收到消息,nil channel
永远阻塞。
package main func main() { c := make(chan struct{}) <-c }
package main func main() { var c chan struct{} //nil channel <-c }
总结
注意上面写的的代码大部分不能直接运行,都会 panic
,提示“all goroutines are asleep - deadlock!”,因为 go 的 runtime
会检查你所有的 goroutine
都卡住了, 没有一个要执行。
你可以在阻塞代码前面加上一个或多个你自己业务逻辑的 goroutine
,这样就不会 deadlock
了。