实现 CyclicBarrier 的原理和在 Go 中的应用

作者：Jack

2023-05-08
广东
本文字数：1519 字
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在 Go 语言中，没有原生实现的 CyclicBarrier，但是可以使用 sync 包中的 WaitGroup 和 cond 包中的 Cond 来实现类似的功能。下面将先介绍 CyclicBarrier 的原理，再介绍如何使用 WaitGroup 和 Cond 来实现类似的功能。

CyclicBarrier 是一个同步工具类，它可以让一组线程在达到屏障前阻塞等待，直到所有线程都到达屏障时，屏障才会打开，所有线程才会继续执行。在所有线程继续执行之前，可以通过屏障的构造函数指定一个回调函数，在所有线程到达屏障之后执行回调函数。

CyclicBarrier 有两个主要的方法：await()和 reset()。当一个线程调用 await()方法时，它会被阻塞，直到所有线程都到达屏障。当所有线程都到达屏障时，屏障打开，所有线程继续执行。reset()方法可以重置屏障，使得所有线程都需要重新等待。

在 Go 语言中，可以使用 sync 包中的 WaitGroup 和 cond 包中的 Cond 来实现类似的功能。WaitGroup 用于等待一组线程完成，而 Cond 用于等待条件变量的发生。

下面是一个使用 WaitGroup 和 Cond 实现 CyclicBarrier 的示例代码：

package main
import (    "fmt"    "sync")
type CyclicBarrier struct {    n          int    count      int    cond       *sync.Cond    beforeFunc func()    afterFunc  func()}
func NewCyclicBarrier(n int, beforeFunc func(), afterFunc func()) *CyclicBarrier {    c := sync.NewCond(&sync.Mutex{})    return &CyclicBarrier{        n:          n,        count:      0,        cond:       c,        beforeFunc: beforeFunc,        afterFunc:  afterFunc,    }}
func (b *CyclicBarrier) await() {    b.cond.L.Lock()    defer b.cond.L.Unlock()
    b.beforeFunc()
    b.count += 1
    if b.count == b.n {        b.count = 0        b.cond.Broadcast()        b.afterFunc()        return    }
    b.cond.Wait()}
func main() {    barrier := NewCyclicBarrier(5, func() {        fmt.Println("Before await")    }, func() {        fmt.Println("After await")    })
    for i := 0; i < 5; i++ {        go func(i int) {            fmt.Println("Goroutine", i, "before await")            barrier.await()            fmt.Println("Goroutine", i, "after await")        }(i)    }
    // Wait for all goroutines to complete    wg := sync.WaitGroup{}    wg.Add(5)    for i := 0; i < 5; i++ {        go func(i int) {            defer wg.Done()            fmt.Println("Goroutine", i, "finished")        }(i)    }    wg.Wait()}

复制代码

在这个示例中，我们使用 NewCyclicBarrier 函数创建一个 CyclicBarrier 对象，指定等待的线程数 n、屏障打开前的回调函数 beforeFunc、屏障打开后的回调函数 afterFunc。await()方法用于等待所有线程到达屏障。在示例中，我们创建了 5 个 goroutine，并使用 barrier.await()方法等待它们到达屏障。在所有 goroutine 都到达屏障之后，屏障打开，所有 goroutine 继续执行。我们还使用 sync.WaitGroup 等待所有 goroutine 完成。

这个示例展示了 CyclicBarrier 的一种使用场景——等待一组 goroutine 完成。它可以用于实现一些高级的并发模式，例如 MapReduce。在 MapReduce 中，我们需要将大量数据分成小块，让多个 goroutine 并行处理这些小块，然后再将处理结果合并。CyclicBarrier 可以用于等待所有 goroutine 完成处理，然后再将处理结果合并。

需要注意的是，在使用 CyclicBarrier 时需要小心死锁问题。如果在 await()方法中调用了其他的等待方法，例如 WaitGroup.Wait()，那么可能会发生死锁。因此，在使用 CyclicBarrier 时需要小心设计代码，避免出现死锁问题。

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原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/03e30f26f35f13713d9e8221c】。文章转载请联系作者。