GosyncWaitGroup使用深入理解

2024-04-02 19:04:59 151人浏览独家记忆

摘要

目录基本介绍使用源码分析AddDoneWait注意事项基本介绍 WaitGroup是Go用来做任务编排的一个并发原语，它要解决的就是并发 - 等待的问题：当有一个 goroutin

基本介绍

WaitGroup是Go用来做任务编排的一个并发原语，它要解决的就是并发 - 等待的问题：

当有一个 goroutine A 在检查点（checkpoint）等待一组 goroutine 全部完成，如果这些 goroutine 还没全部完成，goroutine A 就会阻塞在检查点，直到所有 goroutine 都完成后才能继续执行

试想如果没有WaitGroup，想要在协程A等到其他协程执行完成后能立马执行，只能不断轮询其他协程是否执行完毕，这样的问题是：

及时性差：轮询间隔越高，及时性越差
无谓的空轮训，浪费系统资源

而用WaitGroup时，协程A只用阻塞，直到其他协程执行完毕后，再通知协程A

其他语言也提供了类似的工具，例如Java的CountDownLatch

使用

Waitgroup提供了3个方法：

func (wg *WaitGroup) Add(delta int)
func (wg *WaitGroup) Done()
func (wg *WaitGroup) Wait()

Add：增加计数值

Done：减少计数值

Wait：调用这个方法的 goroutine 会一直阻塞，直到 WaitGroup 的计数值变为 0

源码分析

type WaitGroup struct {
   // 避免复制
   noCopy noCopy
   // 64位环境下，高32位是计数值，低32位记录waiter的数量
   state1 uint64
   // 用于信号量
   state2 uint32
}

Add

func (wg *WaitGroup) Add(delta int) {
   // 获取状态值，信号量
   statep, semap := wg.state()
   // 将参数delta左32位，加到statep中，即给计数值加上delta
   state := atomic.AddUint64(statep, uint64(delta)<<32)
   // 加后的计数值
   v := int32(state >> 32)
   // waiter的数量
   w := uint32(state)
   // 加后不能是负值
   if v < 0 {
      panic( "sync: negative WaitGroup counter" )
   }
   // 有waiter的情况下，当前协程又加了计数值，panic
   // 即有waiter的情况下，不能再给waitgroup增加计数值了
   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，但没有等待者，直接返回
   if v > 0 || w == 0 {
      return
   }
   // 接下来就是v等于0，且w大于0的情况
   // 再次检查是否有Add和Wait并发调用的情况
   if *statep != state {
      panic( "sync: WaitGroup misuse: Add called concurrently with Wait" )
   }
   // 将计数值和waiter数量清0
   *statep = 0
   // 唤醒所有的waiter
   for ; w != 0; w-- {
      runtime_Semrelease(semap, false, 0)
   }
}

因为state高32位保存计数值，因此需要将参数delta左移32位后加到state上才正确

如果加完后v大于0，或者加完后v等于0，但没有等待者，直接返回

v大于0：表示自己不是最后一个调用Done的协程，不用自己来释放waiter，直接返回
v等于0，但没有等待者：因为没有等待者，也就不用释放等待者，也直接返回

否则就是v等于0，且w大于0的情况：

自己是最后一个调用Done的，且还有等待者，那就唤醒所有等待者

Done

Done内部调用Add，只是参数传-1，表示减少计数值

func (wg *WaitGroup) Done() {
   wg.Add(-1)
}

Wait

func (wg *WaitGroup) Wait() {
   statep, semap := wg.state()
   for {
      state := atomic.LoadUint64(statep)
      // v：计数值
      v := int32(state >> 32)
      w := uint32(state)
      // 如果计数值为0，自己不需要等到，直接返回
      if v == 0 {
         return
   }
      // 增加waiter计数值
 if atomic.CompareAndSwapUint64(statep, state, state+1) {
         // 自己在信号量上阻塞
         runtime_SeMacquire(semap)
         // 检查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
      }
   }
}

如果计数值为0，当前不需要阻塞，直接返回

否则将waiter数量加1，如果添加成功，就把自己阻塞到信号量上

被唤醒时，如果statep不为0，表示该waitgroup是否在wait返回前被重用了，panic