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基本介紹
WaitGroup是go用來做任務編排的一個并發原語,它要解決的就是并發 - 等待的問題:
當有一個 goroutine A 在檢查點(checkpoint)等待一組 goroutine 全部完成,如果這些 goroutine 還沒全部完成,goroutine A 就會阻塞在檢查點,直到所有 goroutine 都完成后才能繼續執行
試想如果沒有WaitGroup,想要在協程A等到其他協程執行完成后能立馬執行,只能不斷輪詢其他協程是否執行完畢,這樣的問題是:
- 及時性差:輪詢間隔越高,及時性越差
- 無謂的空輪訓,浪費系統資源
而用WaitGroup時,協程A只用阻塞,直到其他協程執行完畢后,再通知協程A
其他語言也提供了類似的工具,例如Java的CountDownLatch
使用
Waitgroup提供了3個方法:
func (wg *WaitGroup) Add(delta int) func (wg *WaitGroup) Done() func (wg *WaitGroup) Wait()
Add:增加計數值
Done:減少計數值
Wait:調用這個方法的 goroutine 會一直阻塞,直到 WaitGroup 的計數值變為 0
源碼分析
type WaitGroup struct { // 避免復制 noCopy noCopy // 64位環境下,高32位是計數值,低32位記錄waiter的數量 state1 uint64 // 用于信號量 state2 uint32 }
Add
func (wg *WaitGroup) Add(delta int) { // 獲取狀態值,信號量 statep, semap := wg.state() // 將參數delta左32位,加到statep中,即給計數值加上delta state := atomic.AddUint64(statep, uint64(delta)<<32) // 加后的計數值 v := int32(state >> 32) // waiter的數量 w := uint32(state) // 加后不能是負值 if v < 0 { panic( "sync: negative WaitGroup counter" ) } // 有waiter的情況下,當前協程又加了計數值,panic // 即有waiter的情況下,不能再給waitgroup增加計數值了 if w != 0 && delta > 0 && v == int32(delta) { panic( "sync: WaitGroup misuse: Add called concurrently with Wait" ) } // 如果加完后v大于0,或者加完后v等于0,但沒有等待者,直接返回 if v > 0 || w == 0 { return } // 接下來就是v等于0,且w大于0的情況 // 再次檢查是否有Add和Wait并發調用的情況 if *statep != state { panic( "sync: WaitGroup misuse: Add called concurrently with Wait" ) } // 將計數值和waiter數量清0 *statep = 0 // 喚醒所有的waiter for ; w != 0; w-- { runtime_Semrelease(semap, false, 0) } }
- 因為state高32位保存計數值,因此需要將參數delta左移32位后加到state上才正確
如果加完后v大于0,或者加完后v等于0,但沒有等待者,直接返回
- v大于0:表示自己不是最后一個調用Done的協程,不用自己來釋放waiter,直接返回
- v等于0,但沒有等待者:因為沒有等待者,也就不用釋放等待者,也直接返回
否則就是v等于0,且w大于0的情況:
自己是最后一個調用Done的,且還有等待者,那就喚醒所有等待者
Done
Done內部調用Add,只是參數傳-1,表示減少計數值
func (wg *WaitGroup) Done() { wg.Add(-1) }
Wait
func (wg *WaitGroup) Wait() { statep, semap := wg.state() for { state := atomic.LoadUint64(statep) // v:計數值 v := int32(state >> 32) w := uint32(state) // 如果計數值為0,自己不需要等到,直接返回 if v == 0 { return } // 增加waiter計數值 if atomic.CompareAndSwapUint64(statep, state, state+1) { // 自己在信號量上阻塞 runtime_Semacquire(semap) // 檢查Waitgroup是否在wait返回前被重用 if *statep != 0 { panic( "sync: WaitGroup is reused before previous Wait has returned" ) } return } } }
如果計數值為0,當前不需要阻塞,直接返回
否則將waiter數量加1,如果添加成功,就把自己阻塞到信號量上
被喚醒時,如果statep不為0,表示該waitgroup是否在wait返回前被重用了,panic
注意事項
通過源碼分析可以看出,Waitgroup有以下使用注意事項:
計數器的值必須大于等于0:
一開始調用Add時,不能傳負數
調用Done的次數不能過多,導致超過了 WaitGroup 的計數值
因此使用 WaitGroup 的正確姿勢是,預先確定好 WaitGroup 的計數值,然后調用相同次數的 Done 完成相應的任務
要保證在期望的Add調用完成后,再調用Wait,否則Wait發現計數值為0時不會阻塞
最好在一個協程中,按順序先調Add,再調Wait
需要重用時,需要在前一組調用Wait結束后,再開始新一輪的使用
WaitGroup 是可以重用的。只要 WaitGroup 的計值恢復到零值的狀態,那么它就可以被看作是新創建的 WaitGroup,被重復使用,而不能在前一組沒使用完的情況下又使用
原文鏈接:https://juejin.cn/post/7157986303085117470
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