Какие основные примитивы синхронизации и коммуникации горутин вы знаете?

В Go для управления конкурентным выполнением кода используются следующие ключевые примитивы из пакета sync и встроенные возможности языка:

1. Каналы (channels) — основной способ безопасной коммуникации и обмена данными между горутинами. Они обеспечивают синхронизацию, так как операция отправки или получения блокируется до тех пор, пока на другом конце не будет готова принимающая или отправляющая сторона.

   // Небуферизованный канал
   ch := make(chan int)
   go func() { 
       ch <- 42 // Отправка блокируется, пока кто-то не прочитает
   }()
   val := <-ch // Чтение блокируется, пока кто-то не отправит

2. sync.WaitGroup — счётчик, который позволяет ожидать завершения выполнения группы горутин. Основные методы: Add() для увеличения счётчика, Done() для уменьшения и Wait() для блокировки до тех пор, пока счётчик не станет равен нулю.

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

3. sync.Mutex и sync.RWMutex — мьютексы для защиты критических секций (участков кода, работающих с общими данными).

   • Mutex предоставляет эксклюзивную блокировку (только одна горутина может владеть блокировкой).
   • RWMutex позволяет либо одного "писателя", либо множество "читателей", что повышает производительность в сценариях с частым чтением и редкой записью.

   var mu sync.Mutex
   var counter int
   
   mu.Lock()   // Захватываем блокировку
   counter++
   mu.Unlock() // Освобождаем

4. sync.Once — гарантирует, что определённый участок кода будет выполнен только один раз за всё время работы программы, независимо от количества попыток вызова. Идеально подходит для инициализации синглтонов.

   var once sync.Once
   var dbConnection *DB
   
   func GetDBConnection() *DB {
       once.Do(func() {
           dbConnection = connectToDatabase()
       })
       return dbConnection
   }

5. select — оператор, который позволяет горутине ожидать выполнения нескольких операций с каналами одновременно. Это "switch для каналов".

   select {
   case msg1 := <-ch1:
       fmt.Println("Получено из ch1", msg1)
   case ch2 <- msg2:
       fmt.Println("Отправлено в ch2")
   case <-time.After(1 * time.Second):
       fmt.Println("Тайм-аут")
   default:
       // Выполняется, если ни один из каналов не готов
   }

6. context.Context — механизм для передачи сигналов отмены, таймаутов и request-scoped данных между горутинами. Это стандартный способ управлять жизненным циклом операций, особенно в веб-серверах и распределённых системах.

   ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 50*time.Millisecond)
   defer cancel() // Важно вызывать cancel, чтобы освободить ресурсы

7. sync.Cond — условная переменная, которая позволяет горутинам ожидать наступления определённого события или условия. Используется реже, но полезна для реализации сложных сценариев синхронизации (например, producer/consumer с общим буфером).

8. sync.Pool — пул для временных объектов, который помогает снизить нагрузку на сборщик мусора. Позволяет переиспользовать выделенную память для объектов, которые часто создаются и уничтожаются.