【Golang 面试题】每日 3 题（三十七）

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109. WaitGroup 原理

在 Go 语言中，sync.WaitGroup 的实现原理非常简单，它基本上是通过一个计数器来实现的。当我们调用 WaitGroup.Add(n) 方法时，它会将计数器的值增加 n。当我们调用 WaitGroup.Done() 方法时，它会将计数器的值减 1。而当我们调用 WaitGroup.Wait() 方法时，它会阻塞等待，直到计数器的值为 0。

110. WaitGroup 实现方法

下面是 sync.WaitGroup 的简化版实现，用来更好地理解它的工作原理：

type WaitGroup struct {
    counter int32
    cond    *sync.Cond
}
func NewWaitGroup() *WaitGroup {
    return &WaitGroup{
        counter: 0,
        cond:    sync.NewCond(&sync.Mutex{}),
    }
}
func (wg *WaitGroup) Add(delta int) {
    atomic.AddInt32(&wg.counter, int32(delta))
}
func (wg *WaitGroup) Done() {
    atomic.AddInt32(&wg.counter, -1)
    if wg.counter == 0 {
        wg.cond.Broadcast()
    }
}
func (wg *WaitGroup) Wait() {
    wg.cond.L.Lock()
    for wg.counter > 0 {
        wg.cond.Wait()
    }
    wg.cond.L.Unlock()
}

在这个简化版实现中，我们首先创建了一个 WaitGroup 类型，并将计数器初始化为 0。然后，我们使用 sync.Cond 类型来实现等待和通知机制，以便在调用 Wait() 方法时可以阻塞等待。

在 Add() 方法中，我们使用原子操作将计数器的值增加指定的值。在 Done() 方法中，我们使用原子操作将计数器的值减 1，并检查计数器是否为 0。如果计数器为 0，说明所有 Goroutine 都已经完成任务，我们就可以使用 sync.Cond.Broadcast() 方法通知所有正在等待的 Goroutine 继续执行。

在 Wait() 方法中，我们首先获取互斥锁，然后在一个循环中等待计数器的值为 0。在循环中，我们使用 sync.Cond.Wait() 方法释放互斥锁，并等待条件变量上的通知。当计数器的值为 0 时，说明所有 Goroutine 都已经完成任务，我们就可以退出循环，并释放互斥锁。

需要注意的是，这个简化版实现并没有考虑到 WaitGroup 的嵌套使用情况，并且也没有处理 WaitGroup 计数器被减为负数的情况。真正的 sync.WaitGroup 实现要比这个简化版实现复杂得多，但是基本的实现原理是一样的。

111. 什么是 sync.Once？

sync.Once 是 Go 语言中的一个同步原语，用于实现只执行一次的操作。它可以保证在多个 Goroutine 中只执行一次指定的操作，即使这个操作被多次调用。

sync.Once 的使用非常简单，只需要创建一个 sync.Once 类型的变量，然后使用 Do() 方法来指定要执行的操作。Do() 方法会保证指定的操作只会被执行一次，无论它被调用多少次。下面是一个简单的例子：

var once sync.Once
func setup() {
    fmt.Println("Performing setup...")
}
func main() {
    // 在第一次调用时执行 setup 函数
    once.Do(setup)
    // 在第二次调用时不执行任何操作
    once.Do(func() { fmt.Println("This shouldn't be printed.") })
}

在这个例子中，我们首先定义了一个 sync.Once 类型的变量 once。然后，我们使用 once.Do() 方法来指定要执行的操作。在第一次调用时，Do() 方法会执行 setup() 函数，输出 “Performing setup…”。在第二次调用时，Do() 方法不会执行任何操作，因为 setup() 函数已经被执行过了。

需要注意的是，Do() 方法是阻塞的，也就是说，在第一次调用还没有完成之前，后续的调用会被阻塞。这个特性可以用来保证只有一个 Goroutine 执行指定的操作，而其他 Goroutine 等待它完成之后再继续执行。此外，Do() 方法只会执行一次指定的操作，即使在多个 Goroutine 中调用它。这个特性可以用来避免重复初始化等问题。