GO的sync.WaitGroup和sync.Once

GO的sync.WaitGroup和sync.Once

一、sync.WaitGroup 的简单实用

在之前，我们使用通道，来主goroutine中等待其他goroutine执行完成：

func coordinateWithChan() {
	sign := make(chan struct{}, 2)
	num := int32(0)
	fmt.Printf("The number: %d [with chan struct{}]\n", num)
	max := int32(10)
	go addNum(&num, 1, max, func() {
		sign <- struct{}{}
	})
	go addNum(&num, 2, max, func() {
		sign <- struct{}{}
	})
	<-sign
	<-sign
}

其实，可以用更简单的方法，使用sync.WaitGroup来做：

func coordinateWithWaitGroup() {
	var wg sync.WaitGroup
	wg.Add(2)
	num := int32(0)
	fmt.Printf("The number: %d [with sync.WaitGroup]\n", num)
	max := int32(10)
	go addNum(&num, 3, max, wg.Done)
	go addNum(&num, 4, max, wg.Done)
	wg.Wait()
}

sync包的WaitGroup类型。它比通道更加适合实现这种一对多的 goroutine 协作流程。

sync.WaitGroup类型（以下简称WaitGroup类型）是开箱即用的，也是并发安全的。同时，它一旦被真正使用就不能被复制了。

WaitGroup类型拥有三个指针方法：Add、Done和Wait。

（1）Add方法

可以想象该类型中有一个计数器，它的默认值是0。我们可以通过调用该类型值的Add方法来增加，或者减少这个计数器的值。

（2）Done方法

用这个方法来记录需要等待的 goroutine 的数量。相对应的，这个类型的Done方法，用于对其所属值中计数器的值进行减一操作。我们可以在需要等待的 goroutine 中，通过defer语句调用它。

（3）Wait方法

此类型的Wait方法的功能是，阻塞当前的 goroutine，直到其所属值中的计数器归零。如果在该方法被调用的时候，那个计数器的值就是0，那么它将不会做任何事情。

二、sync.WaitGroup类型值中计数器的值可以小于0吗？

不可以。

之所以说WaitGroup值中计数器的值不能小于0，是因为这样会引发一个 panic。 不适当地调用这类值的Done方法和Add方法都会如此。

• 虽然WaitGroup值本身并不需要初始化，但是尽早地增加其计数器的值，还是非常有必要的。
• WaitGroup值是可以被复用的，但需要保证其计数周期的完整性。
• 不要把增加其计数器值的操作和调用其Wait方法的代码，放在不同的 goroutine 中执行。换句话说，要杜绝对同一个WaitGroup值的两种操作的并发执行。

三、sync.Once

sync.Once也属于结构体类型，同样也是开箱即用和并发安全的。由于这个类型包含了一个sync.Mutex类型的字段，所以，复制该类型的值也会导致功能的失效。

type Once struct {
	// done indicates whether the action has been performed.
	// It is first in the struct because it is used in the hot path.
	// The hot path is inlined at every call site.
	// Placing done first allows more compact instructions on some architectures (amd64/386),
	// and fewer instructions (to calculate offset) on other architectures.
	done uint32
	m    Mutex
}

（1）用法

Once类型的Do方法只接受一个参数，这个参数的类型必须是func()，即无参数声明和结果声明的函数。

该方法的功能并不是对每一种参数函数都只执行一次，而是只执行“首次被调用时传入的”那个函数，并且之后不会再执行任何参数函数。

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
	"sync/atomic"
)

func main() {
	var counter uint32
	var once sync.Once
	once.Do(func() {
		atomic.AddUint32(&counter, 1)
	})
	fmt.Printf("The counter: %d\n", counter)
	once.Do(func() {
		atomic.AddUint32(&counter, 2)
	})
	fmt.Printf("The counter: %v\n", counter)
	fmt.Println()
}

$ go run demo02.go
The counter: 1
The counter: 1

$

所以，如果你有多个只需要执行一次的函数，那么就应该为它们中每一个都分配一个sync.Once类型的值。

（2）sync.Once类型中的uint32类型的字段

sync.Once类型中有一个名叫done的uint32类型的字段。它的作用是记录其所属值的Do方法被调用的次数。该字段的值只可能为0或1。

一旦Do方法首次调用完成，它的值就会从0变为1。

使用uint32 类型是为了保证原子性。

修改done，使用了“双重判断+锁”的方式，类似于GoF设计模式中的单例模式。

func (o *Once) Do(f func()) {
	if atomic.LoadUint32(&o.done) == 0 {
		// Outlined slow-path to allow inlining of the fast-path.
		o.doSlow(f)
	}
}

func (o *Once) doSlow(f func()) {
	o.m.Lock()
	defer o.m.Unlock()
	if o.done == 0 {
		defer atomic.StoreUint32(&o.done, 1)
		f()
	}
}

（3）Do方法的功能特点

第一个特点：于Do方法只会在参数函数执行结束之后把done字段的值变为1，因此，如果参数函数的执行需要很长时间或者根本就不会结束（比如执行一些守护任务），那么就有可能会导致相关 goroutine 的同时阻塞。

第二个特点：Do方法在参数函数执行结束后，对done字段的赋值用的是原子操作，并且，这一操作是被挂在defer语句中的。因此，不论参数函数的执行会以怎样的方式结束，done字段的值都会变为1。

也就是说，即使这个参数函数没有执行成功（比如引发了一个 panic），我们也无法使用同一个Once值重新执行它了。所以，如果你需要为参数函数的执行设定重试机制，那么就要考虑Once值的适时替换问题。