Какие основные примитивы синхронизации предоставляет Go и для каких задач они применяются?

Go предоставляет богатый набор примитивов синхронизации в пакетах sync и sync/atomic. Они используются для безопасной работы с общими данными в конкурентной среде.

Основные примитивы из пакета sync:

1. sync.Mutex (Мьютекс)

   • Назначение: Для обеспечения эксклюзивного доступа к критической секции кода. Только одна горутина может владеть блокировкой в один момент времени.
   • Пример:

     var mu sync.Mutex
     mu.Lock() // Блокируем доступ
     // ... критическая секция ...
     mu.Unlock() // Освобождаем

2. sync.RWMutex (Мьютекс чтения-записи)

   • Назначение: Оптимизация для сценариев, где чтений значительно больше, чем записей. Позволяет неограниченному числу горутин одновременно читать данные, но запись требует эксклюзивной блокировки.
   • Пример:

     var rwMu sync.RWMutex
     rwMu.RLock()   // Блокировка для чтения
     rwMu.RUnlock() // Снятие блокировки чтения
     rwMu.Lock()    // Блокировка для записи
     rwMu.Unlock()  // Снятие блокировки записи

3. sync.WaitGroup

   • Назначение: Для ожидания завершения работы группы горутин. Основная горутина блокируется до тех пор, пока все дочерние горутины не сообщат о своем завершении.
   • Пример:

     var wg sync.WaitGroup
     wg.Add(1) // Увеличиваем счетчик
     go func() {
         defer wg.Done() // Уменьшаем счетчик при выходе
         // ... работа ...
     }()
     wg.Wait() // Ждем, пока счетчик не станет 0

4. sync.Once

   • Назначение: Гарантирует, что определенный участок кода будет выполнен только один раз за все время работы программы. Идеально для ленивой инициализации синглтонов.
   • Пример:

     var once sync.Once
     once.Do(func() { /* код инициализации */ })

5. sync.Pool

   • Назначение: Для переиспользования объектов, чтобы снизить нагрузку на сборщик мусора (GC). Полезно для временных объектов, которые часто создаются и уничтожаются.

6. sync.Cond (Условная переменная)

   • Назначение: Более сложный примитив, который позволяет горутинам ждать наступления определенного события или условия, широковещательно оповещая ожидающих.

Пакет sync/atomic

• Назначение: Предоставляет низкоуровневые атомарные операции (например, Add, Load, Store, CompareAndSwap) для числовых типов. Эти операции выполняются без блокировок и являются самым быстрым способом для простых модификаций (например, счетчиков).

Каналы (chan)

Хотя каналы — это в первую очередь средство коммуникации, они также являются мощным примитивом синхронизации. Философия Go гласит: "Не общайтесь, разделяя память; разделяйте память, общаясь". Часто использование каналов является более идиоматичным и безопасным способом организации конкурентного кода, чем использование мьютексов.