Go编程语言教程：使用WaitGroup实现Goroutine同步等待

Go编程语言教程：使用WaitGroup实现Goroutine同步等待

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理解Goroutine和并发编程

在Go语言中，Goroutine是实现并发编程的核心机制。它比传统线程更轻量级，可以让我们轻松创建成千上万的并发任务。然而，当我们需要等待一组Goroutine全部完成时，就需要一种同步机制，这正是sync包中的WaitGroup所提供的功能。

WaitGroup的工作原理

WaitGroup本质上是一个计数器，它通过简单的加减操作来跟踪Goroutine的执行状态：

1. Add(n)：增加计数器值，n表示要等待的Goroutine数量
2. Done()：减少计数器值（相当于Add(-1)）
3. Wait()：阻塞当前Goroutine，直到计数器归零

这种机制类似于倒计时门闩(CountDownLatch)，是并发编程中常用的同步原语。

实际应用示例解析

让我们通过一个改进后的示例来深入理解WaitGroup的使用：

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
	"time"
)

// 模拟耗时任务的函数
func asyncTask(id int, wg *sync.WaitGroup) {
	defer wg.Done() // 确保任务结束时计数器减1
	
	fmt.Printf("任务%d开始执行\n", id)
	time.Sleep(time.Duration(id) * time.Second)
	fmt.Printf("任务%d完成\n", id)
}

func main() {
	var wg sync.WaitGroup
	taskCount := 3
	
	// 设置要等待的任务数量
	wg.Add(taskCount)
	
	// 启动多个并发任务
	for i := 1; i <= taskCount; i++ {
		go asyncTask(i, &wg)
	}
	
	fmt.Println("主线程继续执行其他工作...")
	
	// 等待所有任务完成
	wg.Wait()
	
	fmt.Println("所有任务已完成，程序即将退出")
}

关键点解析

1. 指针传递的必要性：WaitGroup必须通过指针传递，确保所有Goroutine操作的是同一个计数器实例。

2. defer的使用：在任务函数中使用defer wg.Done()是良好的实践，可以确保即使任务中发生panic，计数器也能正确递减。

3. 计数器的设置：wg.Add()应该在启动Goroutine之前调用，最好是在同一个Goroutine中完成，避免竞态条件。

4. Wait的位置：wg.Wait()会阻塞当前Goroutine，通常放在需要等待所有任务完成后再继续执行的位置。

常见使用场景

WaitGroup特别适用于以下场景：

1. 并行处理批量任务，等待所有任务完成
2. 服务启动时等待所有初始化工作完成
3. 分布式计算中等待所有节点返回结果
4. 测试用例中等待所有测试Goroutine完成

注意事项

1. 不要复制WaitGroup：WaitGroup包含内部状态，复制会导致不可预期的行为。

2. 计数器不能为负：调用Done()次数超过Add()设置的值会导致panic。

3. 与channel的配合：WaitGroup适合"等待完成"场景，对于更复杂的协调，可以结合channel使用。

4. 性能考虑：WaitGroup本身非常轻量级，不会成为性能瓶颈。

进阶技巧

1. 嵌套使用：可以创建多个WaitGroup来实现更复杂的同步需求。

2. 动态调整：在某些场景下可以动态调用Add()来增加等待的任务数。

3. 错误处理：结合errgroup包可以实现更好的错误传播机制。

通过掌握WaitGroup，你可以更自如地控制Go程序中的并发流程，构建出既高效又可靠的并发应用。记住，并发编程的核心在于正确的同步，而WaitGroup正是Go语言提供的一个简单而强大的同步工具。

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