Go语言的WaitGroup怎么使用

本篇内容介绍了“Go语言的WaitGroup怎么使用”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

小试牛刀

我们先来个简单的例子，看下 WaitGroup 是怎么使用的。示例中使用 Add(5) 表示我们有 5个 子任务，然后起了 5个 协程去完成任务，主协程使用 Wait() 方法等待 子协程执行完毕，输出一共等待的时间。

func main() {    var waitGroup sync.WaitGroup    start := time.Now()    waitGroup.Add(5)    for i := 0; i < 5; i++ {        go func() {            defer waitGroup.Done()            time.Sleep(time.Second)            fmt.Println("done")        }()    }    waitGroup.Wait()    fmt.Println(time.Now().Sub(start).Seconds())}

总览

WaitGroup 一共有三个方法：

(wg *WaitGroup) Add(delta int)(wg *WaitGroup) Done()(wg *WaitGroup) Wait()

• Add 方法用于设置 WaitGroup 的计数值，可以理解为子任务的数量

• Done 方法用于将 WaitGroup 的计数值减一，可以理解为完成一个子任务

• Wait 方法用于阻塞调用者，直到 WaitGroup 的计数值为0，即所有子任务都完成

正常来说，我们使用的时候，需要先确定子任务的数量，然后调用 Add() 方法传入相应的数量，在每个子任务的协程中，调用 Done()，需要等待的协程调用 Wait() 方法，状态流转如下图：

底层实现

结构体

type WaitGroup struct {    noCopy noCopy // noCopy 字段标识，由于 WaitGroup 不能复制，方便工具检测    state1 [3]uint32  // 12个字节，8个字节标识 计数值和等待数量，4个字节用于标识信号量}

state1 是个复合字段，会拆分为两部分： 64位（8个字节）的 statep 作为一个整体用于原子操作, 其中前面4个字节表示计数值，后面四个字节表示等待数量；剩余 32位（4个字节）semap 用于标识信号量。

Go语言中对于64位的变量进行原子操作，需要保证该变量是64位对齐的，也就是要保证这 8个字节 的首地址是 8 的整数倍。因此当 state1 的首地址是 8 的整数倍时，取前8个字节作为 statep ，后4个字节作为 semap；当 state1 的首地址不是 8 的整数倍时，取后8个字节作为 statep ，前4个字节作为 semap。

func (wg *WaitGroup) state() (statep *uint64, semap *uint32) {        // 首地址是8的倍数时，前8个字节为 statep, 后四个字节为 semap    if uintptr(unsafe.Pointer(&wg.state1))%8 == 0 {        return (*uint64)(unsafe.Pointer(&wg.state1)), &wg.state1[2]    } else {             // 后8个字节为 statep, 前四个字节为 semap            return (*uint64)(unsafe.Pointer(&wg.state1[1])), &wg.state1[0]    }}

Add

• Add 方法用于添加一个计数值（负数相当于减），当计数值变为0后， Wait 方法阻塞的所有等待者都会被释放

• 计数值变为负数是非法操作，产生 panic

• 当计数值为0时（初始状态），Add 方法不能和 Wait 方法并发调用，需要保证 Add 方法在 Wait 方法之前调用，否则会 panic

func (wg *WaitGroup) Add(delta int) {    // 拿到计数值等待者变量 statep 和 信号量 semap    statep, semap := wg.state()    // 计数值加上 delta: statep 的前四个字节是计数值，因此将 delta 前移 32位    state := atomic.AddUint64(statep, uint64(delta)<<32)    // 计数值    v := int32(state >> 32)    // 等待者数量    w := uint32(state)    // 如果加上 delta 之后，计数值变为负数，不合法，panic    if v < 0 {        panic("sync: negative WaitGroup counter")    }    // delta > 0 && v == int32(delta) : 表示从 0 开始添加计数值    // w!=0 ：表示已经有了等待者    // 说明在添加计数值的时候，同时添加了等待者，非法操作。添加等待者需要在添加计数值之后    if w != 0 && delta > 0 && v == int32(delta) {        panic("sync: WaitGroup misuse: Add called concurrently with Wait")    }    // v>0 : 计数值不等于0，不需要唤醒等待者，直接返回    // w==0: 没有等待者，不需要唤醒，直接返回    if v > 0 || w == 0 {        return    }    // 再次检查数据是否一致    if *statep != state {        panic("sync: WaitGroup misuse: Add called concurrently with Wait")    }    // 到这里说明计数值为0，且等待者大于0，需要唤醒所有的等待者，并把系统置为初始状态（0状态）    // 将计数值和等待者数量都置为0    *statep = 0    // 唤醒等待者    for ; w != 0; w-- {        runtime_Semrelease(semap, false, 0)    }}

Done

// 完成一个任务，将计数值减一，当计数值减为0时，需要唤醒所有的等待者func (wg *WaitGroup) Done() {    wg.Add(-1)}

Wait

// 调用 Wait 方法会被阻塞，直到 计数值 变为0func (wg *WaitGroup) Wait() {    // 获取计数、等待数和信号量    statep, semap := wg.state()    for {        state := atomic.LoadUint64(statep)        // 计数值        v := int32(state >> 32)        // 等待者数量        w := uint32(state)        // 计数值数量为0，直接返回，无需等待        if v == 0 {            return        }        // 到这里说明计数值数量大于0        // 增加等待者数量：这里会有竞争，比如多个 Wait 调用，或者在同时调用 Add 方法，增加不成功会继续 for 循环        if atomic.CompareAndSwapUint64(statep, state, state+1) {            // 增加成功后，阻塞在信号量这里，等待被唤醒            runtime_Semacquire(semap)            // 被唤醒的时候，应该是0状态。如果重用 WaitGroup，需要等 Wait 返回            if *statep != 0 {                panic("sync: WaitGroup is reused before previous Wait has returned")            }            return        }    }}

易错点

上面分析源码可以看到几个会产生 panic 的点，这也是我们使用 WaitGroup 需要注意的地方

计数值变为负数

调用 Add 时参数值传负数

func main() {var wg sync.WaitGroupwg.Add(1)wg.Add(-1)wg.Add(-1)}

多次调用 Done 方法

func main() {    var wg sync.WaitGroup    wg.Add(1)    go func() {        fmt.Println("test")        wg.Done()        wg.Done()    }()    time.Sleep(time.Second)    wg.Wait()}

Add 和 Wait 并发调用

Add 和 Wait 并发调用，有可能达不到我们预期的效果，甚至 panic。如下示例中，我们想要等待 3 个子任务都执行完后再执行主任务，但实际情况可能是子任务还没起来，主任务就继续往下执行了。

func doSomething(wg *sync.WaitGroup) {    wg.Add(1)    fmt.Println("do  something")    defer wg.Done()}func main() {    var wg sync.WaitGroup    for i := 0; i < 3; i++ {        go doSomething(&wg)    }    wg.Wait()    fmt.Println("main")}//main//do  something//do  something

正确的使用方式，应该是在调用 Wait 前先调用 Add

func doSomething(wg *sync.WaitGroup) {    defer wg.Done()    fmt.Println("do  something")}func main() {    var wg sync.WaitGroup    wg.Add(3)    for i := 0; i < 3; i++ {        go doSomething(&wg)    }    wg.Wait()    fmt.Println("main")}//do  something//do  something//do  something//main

没有等 Wait 返回，就重用 WaitGroup

func main() {    var wg sync.WaitGroup    wg.Add(1)    go func() {        fmt.Println("do something")        wg.Done()        wg.Add(1)    }()    wg.Wait()}

复制使用

我们知道 Go 语言中的参数传递，都是值传递，就会产生复制操作。因此在向函数传递 WaitGroup 时，使用指针进行操作。

// 错误使用方式，没有使用指针func doSomething(wg sync.WaitGroup) {    fmt.Println("do  something")    defer wg.Done()}func main() {    var wg sync.WaitGroup    wg.Add(3)    for i := 0; i < 3; i++ {        // 这里没使用指针，wg状态一直不会改变，导致 Wait 一直阻塞        go doSomething(wg)    }    wg.Wait()    fmt.Println("main")}

“Go语言的WaitGroup怎么使用”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注编程网网站，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！