第25天：使用WaitGroup
目标
理解Go语言中的WaitGroup的用法，掌握其在并发编程中的重要性以及使用指南。
什么是WaitGroup？
WaitGroup是Go语言中的一个同步原语，用于等待一组Goroutine完成。它能够控制多个Goroutine的执行，确保在所有工作完成之前主程序不会退出。
WaitGroup的基本原理
WaitGroup包含了三个主要的方法：
Add(int)：增加等待的Goroutine数量Done()：减少等待的Goroutine数量Wait()：阻塞直到等待的Goroutine完成
WaitGroup的使用流程
在使用WaitGroup时，一般遵循以下流程：
- 创建一个
WaitGroup实例 - 在启动每个Goroutine之前调用
Add()方法增加计数 - 在Goroutine完成时调用
Done()方法减少计数 - 在主线程中调用
Wait()方法，阻塞直到所有Goroutine完成
WaitGroup的基本示例
以下是一个简单的示例，通过WaitGroup来等待多个Goroutine完成任务。
go
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
func worker(id int, wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done() // 确保Goroutine完成时调用Done
fmt.Printf("Worker %d is starting\n", id)
time.Sleep(time.Second) // 模拟工作
fmt.Printf("Worker %d is done\n", id)
}
func main() {
var wg sync.WaitGroup
// 启动多个Goroutine
for i := 1; i <= 3; i++ {
wg.Add(1) // 增加等待的Goroutine数量
go worker(i, &wg) // 启动Goroutine
}
wg.Wait() // 阻塞直到所有Goroutine完成
fmt.Println("All workers are done")
}代码说明
- worker函数 ：每个Goroutine的工作函数，接受Goroutine的ID和
WaitGroup指针。在完成工作后调用wg.Done()以表明任务完成。 - main函数 ：
- 创建
WaitGroup实例wg。 - 使用循环启动多个Goroutine，每次调用
wg.Add(1)来增加计数。 - 最后调用
wg.Wait()，等待所有Goroutine完成。
- 创建
代码运行流程图
下面是代码执行的流程图，帮助你理解WaitGroup的工作原理：
plaintext
+--------------------------+
| Main Goroutine |
+--------------------------+
|
v
+--------------------------+
| wg.Add(1) |
+--------------------------+
|
v
+--------------------------+
| Go Create Goroutine |------> w := worker(i, &wg)
+--------------------------+
| |
v |
+--------------------------+ |
| worker函数 | |
+--------------------------+ |
| wg.Done() |---------> *wg计数减少
| (任务完成, 计数-1) | |
+--------------------------+ |
| |
v |
+--------------------------+ |
| wg.Wait() |<-----------+
| (阻塞等所有Goroutine) |
+--------------------------+
|
v
+--------------------------+
| All workers are done |
+--------------------------+WaitGroup的注意事项
在使用WaitGroup时，以下几点是需要特别注意的：
-
避免并发调用 ：在多个Goroutine之间共享同一个
WaitGroup时，务必确保对Add()、Done()和Wait()的调用是安全的。一般情况下，每个Goroutine都只调用自己的Done()，而主Goroutine则在所有其他Goroutine完成后调用Wait()。 -
不应在Wait()调用之前调用Done() ：如果在
Wait()之前调用Done()，可能会导致程序异常结束。确保每次调用Add()时，都会有对应的Done()来平衡。
如果Goroutine中出现错误
如果某个Goroutine中的任务发生错误，你可以使用defer和recover对错误进行处理，确保Done()被调用。在下面的示例中，我们将模拟错误处理。
go
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
func workerWithError(id int, wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
if id == 2 { // 在id为2的工作中模拟错误
fmt.Printf("Worker %d encountered an error\n", id)
return
}
fmt.Printf("Worker %d is starting\n", id)
time.Sleep(time.Second)
fmt.Printf("Worker %d is done\n", id)
}
func main() {
var wg sync.WaitGroup
for i := 1; i <= 3; i++ {
wg.Add(1)
go workerWithError(i, &wg)
}
wg.Wait()
fmt.Println("All workers are done with error handling")
}代码说明
在这个示例中，当Goroutine的ID为2时，它将不会正常完成任务，而是输出错误信息。尽管如此，Done()仍将被调用，确保其他Goroutine可以继续执行。
使用WaitGroup处理不同的任务
有时，我们可能希望在同一个程序中使用WaitGroup来处理不同类型的任务。例如，发送请求和处理数据库记录的异步操作。这是一个更复杂的例子，包含多种任务。
go
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
func taskA(wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
fmt.Println("Task A is running...")
time.Sleep(2 * time.Second)
fmt.Println("Task A is completed")
}
func taskB(wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
fmt.Println("Task B is running...")
time.Sleep(1 * time.Second)
fmt.Println("Task B is completed")
}
func main() {
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(2) // 两个任务
go taskA(&wg)
go taskB(&wg)
wg.Wait() // 等待所有任务完成
fmt.Println("All tasks are done")
}WaitGroup的总结
WaitGroup是Go语言中处理并发任务的重要工具，它能够有效地组织和协调多个Goroutine，确保它们在程序退出前完成。理解WaitGroup的使用能帮助开发者更好地管理并发操作，提高程序的效率与可维护性。
通过前面的例子和流程图，我们已经了解了WaitGroup的基本用法和一些注意事项。在实际项目中，合理利用WaitGroup能够为代码结构带来极大的便利和清晰度。
表格总结
| 功能 | 方法 | 描述 |
|---|---|---|
| 添加Goroutine | Add(int) |
增加等待的Goroutine数量 |
| 完成任务 | Done() |
减少等待的Goroutine数量 |
| 等待完成 | Wait() |
阻塞直到所有Goroutine完成 |
那么，现在你掌握了WaitGroup的基本用法，接下来可以尝试用WaitGroup来完成一些更复杂的并发任务练习。你可以尝试组合多个Goroutine任务，或者在Goroutine中引入更多的错误处理逻辑，以提高你的编程能力。
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