Что такое синхронизация горутин и какие механизмы для этого существуют в Go?

Синхронизация горутин — это координация их выполнения для обеспечения безопасного доступа к общим данным и предотвращения состояния гонки (race condition). Go предоставляет несколько встроенных механизмов для этого.

Основные механизмы синхронизации:

1. Каналы (channels)

   • Назначение: Идиоматичный способ для коммуникации и синхронизации между горутинами путем передачи данных. Принцип: "Не общайтесь, разделяя память; вместо этого разделяйте память, общаясь".
   • Пример:

     ch := make(chan string)
     go func() {
         // Отправляем данные в канал
         ch <- "данные получены"
     }()
     // Блокируемся, пока не получим данные из канала
     msg := <-ch
     fmt.Println(msg)

2. Мьютексы (sync.Mutex и sync.RWMutex)

   • Назначение: Для защиты критических секций кода, где происходит доступ к общим ресурсам. Mutex предоставляет эксклюзивную блокировку, а RWMutex позволяет множественные блокировки на чтение или одну на запись.

   • Пример с Mutex:

     var mu sync.Mutex
     var counter int
     
     // Внутри горутины
     mu.Lock()   // Блокируем доступ
     counter++
     mu.Unlock() // Освобождаем

3. Группы ожидания (sync.WaitGroup)

   • Назначение: Для ожидания завершения работы группы горутин. Основной сценарий — запуск нескольких воркеров и ожидание их всех.
   • Пример:

     var wg sync.WaitGroup
     for i := 0; i < 5; i++ {
         wg.Add(1) // Увеличиваем счетчик горутин
         go func() {
             defer wg.Done() // Уменьшаем счетчик по завершении
             // ... какая-то работа
         }()
     }
     wg.Wait() // Ожидаем, пока счетчик не станет равен нулю

4. Атомарные операции (sync/atomic)

   • Назначение: Для простых операций (инкремент, декремент, сохранение, загрузка), которые должны выполняться без прерываний. Работают быстрее мьютексов, но применимы только к примитивным типам.
   • Пример:

     var counter int64
     atomic.AddInt64(&counter, 1) // Безопасный инкремент

5. sync.Once

   • Назначение: Гарантирует, что определенный участок кода выполнится только один раз за все время работы программы, например, для инициализации синглтона.

Выбор правильного инструмента зависит от задачи: для сложной коммуникации и передачи владения данными лучше подходят каналы, для защиты общих данных — мьютексы, а для простых счетчиков — атомарные операции.