Что обеспечивают примитивы синхронизации в Go

Примитивы синхронизации в Go обеспечивают безопасный доступ к общим ресурсам из нескольких горутин, предотвращая race conditions (состояния гонки) и обеспечивая корректное взаимодействие между параллельно выполняющимися задачами. Основные примитивы и их назначение:

1. Mutex (sync.Mutex) – Взаимное исключение. Блокирует доступ к критической секции кода, гарантируя, что только одна горутина может выполнять этот код в любой момент времени. Используется для защиты общих данных от одновременного изменения.

   var mu sync.Mutex
   var counter int
   
   func increment() {
       mu.Lock()   // Захват мьютекса
       counter++   // Критическая секция: доступ к общей переменной
       mu.Unlock() // Освобождение мьютекса
   }

2. RWMutex (sync.RWMutex) – Мьютекс для чтения/записи. Позволяет множественное одновременное чтение, но эксклюзивную запись. Это полезно, когда данные читаются гораздо чаще, чем записываются, так как позволяет повысить параллелизм для операций чтения, при этом гарантируя безопасность при записи.

3. WaitGroup (sync.WaitGroup) – Группа ожидания. Используется для ожидания завершения группы горутин. Вызывающая горутина блокируется до тех пор, пока все горутины в группе не сообщат о своем завершении. Это полезно для координации запуска и завершения фоновых задач.

   var wg sync.WaitGroup
   wg.Add(1) // Увеличиваем счетчик ожидаемых горутин
   go func() {
       defer wg.Done() // Уменьшаем счетчик по завершении горутины
       // Выполнение работы горутины
       fmt.Println("Goroutine finished work.")
   }()
   wg.Wait() // Блокировка до тех пор, пока счетчик не станет равен 0
   fmt.Println("All goroutines completed.")

4. Channels (каналы) – Основной и идиоматический способ синхронизации и коммуникации в Go. Каналы позволяют горутинам безопасно обмениваться данными и координировать свою работу. Они могут использоваться для передачи данных, сигнализации о событиях, реализации мьютексов, управления потоком выполнения и многого другого, следуя принципу "Don't communicate by sharing memory; share memory by communicating."

5. Atomic (sync/atomic) – Атомарные операции. Предоставляют низкоуровневые, атомарные операции для простых типов данных (например, int32, int64, uint32, uint64, Pointer). Эти операции гарантированно выполняются целиком, без прерываний, что предотвращает race conditions на уровне отдельных переменных без использования мьютексов, обеспечивая высокую производительность для простых операций.

Важно: Неправильное использование примитивов синхронизации может привести к серьезным проблемам, таким как deadlocks (взаимные блокировки), livelocks (активные блокировки) или starvation (голодание горутин), поэтому их применение требует тщательного проектирования.