在Go语言中，`sync.WaitGroup` 是一个非常实用的并发控制工具，它主要用于等待一组协程（goroutine）完成。尽管它本身不直接提供对并发数量的限制（如限制同时运行的协程数），但它通过巧妙地管理协程的等待与通知机制，间接地帮助我们在并发编程中实现流程的精确控制。下面，我们将深入探讨 `sync.WaitGroup` 的工作原理，以及如何利用它结合其他并发控制手段（如通道、信号量等）来实现更复杂的并发控制场景。 ### sync.WaitGroup 的基本原理 `sync.WaitGroup` 提供了三个主要的方法：`Add(delta int)`、`Done()` 和 `Wait()`。 - **Add(delta int)**: 增加或减少等待组中的计数器值。如果delta为正数，表示等待组将等待额外的delta个协程完成；如果delta为负数，则必须保证操作后的计数器值不为负，否则会引发panic。这个方法通常用于在启动新的协程前增加计数器。 - **Done()**: 等同于 `Add(-1)`，表示当前协程已经完成了其任务，可以将等待组中的计数器减一。这通常放在协程的末尾。 - **Wait()**: 阻塞调用它的协程，直到等待组中的计数器归零。这通常用于等待一组协程全部完成后继续执行后续逻辑。 ### 使用 WaitGroup 控制并发流程 #### 基本用法 `sync.WaitGroup` 最直观的应用场景是等待多个协程完成某项任务。下面是一个简单的例子，展示了如何使用 `WaitGroup` 来等待一组协程执行完毕： ```go package main import ( "fmt" "sync" "time" ) func worker(id int, wg *sync.WaitGroup) { defer wg.Done() // 确保协程结束时调用Done() fmt.Printf("Worker %d starting\n", id) time.Sleep(time.Second) // 模拟耗时操作 fmt.Printf("Worker %d done\n", id) } func main() { var wg sync.WaitGroup for i := 1; i <= 5; i++ { wg.Add(1) // 为每个新协程增加计数器 go worker(i, &wg) } wg.Wait() // 等待所有协程完成 fmt.Println("All workers finished") } ``` 在这个例子中，`main` 函数启动了5个协程，每个协程执行一个模拟的耗时任务。通过 `WaitGroup`，`main` 函数能够等待所有协程完成后再继续执行。 #### 结合通道控制并发数量 虽然 `sync.WaitGroup` 本身不直接限制同时运行的协程数，但我们可以通过结合使用通道（channel）来实现这一需求。通道在Go中是一个强大的并发原语，它允许在不同的协程之间安全地传递数据。 以下是一个例子，展示了如何使用通道和 `sync.WaitGroup` 来限制同时运行的协程数量： ```go package main import ( "fmt" "sync" "time" ) func worker(id int, done chan bool, wg *sync.WaitGroup) { defer wg.Done() fmt.Printf("Worker %d starting\n", id) time.Sleep(time.Second) // 模拟耗时操作 fmt.Printf("Worker %d done\n", id) done <- true // 通知任务完成 } func main() { const numWorkers = 5 const maxWorkers = 3 var wg sync.WaitGroup done := make(chan bool, maxWorkers) // 缓冲通道，大小为最大并发数 for i := 1; i <= numWorkers; i++ { wg.Add(1) // 等待直到有空间在done通道中 <-done go func(id int) { defer wg.Done() defer func() { done <- true }() // 确保释放通道空间 worker(id, done, &wg) }(i) } wg.Wait() close(done) // 所有工作完成后关闭通道 fmt.Println("All workers finished") } // 注意：这里的实现为了简化示例而进行了调整， // 实际使用中可能需要更复杂的逻辑来处理通道和WaitGroup的交互。 ``` 在上述代码中，我们创建了一个带有缓冲的通道 `done`，其大小等于我们想要同时运行的最大协程数（`maxWorkers`）。在启动新的协程之前，我们从 `done` 通道接收一个值（如果通道已满，则此操作会阻塞），这实际上限制了可以同时启动的协程数。每个协程结束时，它会向 `done` 通道发送一个值，从而允许另一个协程开始执行。这种技术称为“信号量”模式，是并发编程中常见的一种同步机制。 ### 深入理解 WaitGroup 的内部机制 虽然 `sync.WaitGroup` 的API相对简单，但其内部实现却涉及了复杂的同步机制，如互斥锁（mutex）和条件变量（condition variable）。在Go的源码中，`sync.WaitGroup` 使用了一个互斥锁来保护计数器的修改，并使用条件变量来阻塞和唤醒等待的协程。 当调用 `Wait()` 方法时，如果计数器不为零，当前协程将被挂起，并等待条件变量上的信号。每当 `Done()` 被调用且计数器减至零时，就会向等待的条件变量发送一个信号，唤醒所有等待的协程。 ### 总结 `sync.WaitGroup` 是Go语言并发编程中的一个重要工具，它提供了等待一组协程完成的功能。虽然它不直接限制同时运行的协程数，但通过与其他并发控制手段（如通道）结合使用，我们可以实现复杂的并发控制逻辑。了解 `sync.WaitGroup` 的工作原理和内部机制，对于编写高效、可靠的并发程序至关重要。在实际开发中，我们可以根据具体需求，灵活运用 `sync.WaitGroup` 和其他并发原语，以实现精细的并发控制和高效的资源利用。 最后，提到“码小课”这个网站，它作为一个专注于编程和技术分享的平台，无疑为广大开发者提供了丰富的学习资源和交流空间。在深入学习和实践Go语言的并发编程时，不妨多逛逛“码小课”，相信你会有所收获。