Какие примитивы синхронизации предоставляет язык Go и пакет `sync`? Опишите их назначение и приведите примеры использования.

Go предоставляет богатый набор инструментов для управления конкурентным доступом к данным. Основные примитивы находятся в пакете sync.

1. Каналы (Channels)

   • Назначение: Основной идиоматический способ коммуникации и синхронизации между горутинами. Реализуют принцип "Не общайтесь, разделяя память; разделяйте память, общаясь" ("Don't communicate by sharing memory; share memory by communicating").
   • Пример:

     ch := make(chan string)
     go func() {
     ch <- "данные"
     }()
     msg := <-ch // Горутина блокируется, пока не получит данные из канала
     fmt.Println(msg)

2. Мьютекс (sync.Mutex)

   • Назначение: Защита критической секции — участка кода, который в один момент времени может исполнять только одна горутина. Используется для предотвращения гонки данных при доступе к общим ресурсам.
   • Пример:

     
     var mu sync.Mutex
     var counter int

   // Внутри горутины mu.Lock() // Захватываем блокировку counter++ // Безопасно изменяем общие данные mu.Unlock() // Освобождаем блокировку

3. Мьютекс чтения-записи (sync.RWMutex)

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

     
     var rwMu sync.RWMutex
     var config map[string]string

   // Чтение (может выполняться параллельно) rwMu.RLock() value := config["key"] rwMu.RUnlock()

   // Запись (эксклюзивный доступ) rwMu.Lock() config["key"] = "new_value" rwMu.Unlock()

4. Группа ожидания (sync.WaitGroup)

   • Назначение: Блокировка горутины до тех пор, пока группа других горутин не завершит свою работу. Используется для ожидания завершения набора параллельных задач.
   • 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

5. Атомарные операции (sync/atomic)

   • Назначение: Низкоуровневые операции (сложение, загрузка, сохранение), которые выполняются без прерываний. Они намного быстрее мьютексов, но применимы только к простым числовым типам и указателям. Идеальны для счетчиков или флагов.
   • Пример:

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

6. sync.Once

   • Назначение: Гарантирует, что определенный участок кода будет выполнен ровно один раз, независимо от количества параллельных вызовов. Часто используется для ленивой инициализации синглтонов или других ресурсов.
   • Пример:

     
     var once sync.Once
     var dbConnection *DB

   func GetConnection() *DB { once.Do(func() { dbConnection = connectToDatabase() }) return dbConnection }

7. Условная переменная (sync.Cond)

   • Назначение: Более сложный примитив, позволяющий горутинам ожидать наступления определенного события или условия. Горутины могут приостановить свое выполнение (Wait()) до тех пор, пока другая горутина не оповестит их о том, что условие выполнено (Signal() или Broadcast()).