面试题：Go Barrier实现中的关键数据结构与同步机制

Question

深入分析Go Barrier的实现，描述实现过程中涉及到的关键数据结构，以及这些数据结构是如何与Go语言的同步机制（如互斥锁、条件变量等）协同工作来确保其功能正确性的。

Answer 1

Go Barrier实现分析

1. 关键数据结构
   • 计数器：用于记录等待在屏障处的Goroutine数量。通常是一个整数类型的变量，例如int。这个计数器记录着还有多少个Goroutine需要到达屏障才能继续执行。
   • 状态标识：可能会用到一个标识来表示屏障的状态，比如是否已经被触发，是否正在等待所有Goroutine到达等。可以是一个布尔类型变量，如bool。
2. 与同步机制协同工作
   • 互斥锁（Mutex）：在修改计数器和状态标识时，需要使用互斥锁来保证数据的一致性和线程安全。例如，当一个Goroutine到达屏障时，首先获取互斥锁，然后对计数器进行递减操作，并检查是否所有Goroutine都已到达。操作完成后释放互斥锁。

   var mu sync.Mutex
   var count int
   func barrier() {
       mu.Lock()
       count--
       if count == 0 {
           // 所有Goroutine已到达，执行相应操作
       }
       mu.Unlock()
   }
   

   • 条件变量（Cond）：条件变量用于在所有Goroutine到达屏障之前，让Goroutine进入等待状态。当计数器变为0时，通过条件变量唤醒所有等待的Goroutine。

   var mu sync.Mutex
   var count int
   var cond = sync.NewCond(&mu)
   func barrier() {
       mu.Lock()
       count--
       if count != 0 {
           cond.Wait()
       } else {
           cond.Broadcast()
       }
       mu.Unlock()
   }
   

   这里，当Goroutine到达屏障且计数器不为0时，调用cond.Wait()进入等待状态并释放互斥锁。当计数器为0时，调用cond.Broadcast()唤醒所有等待的Goroutine，这些Goroutine被唤醒后会重新获取互斥锁，然后继续执行后续代码。通过这种方式，互斥锁和条件变量协同工作，确保Go Barrier功能的正确性。