Go sync WaitGroup使用深入理解
基本介紹
WaitGroup是go用來做任務(wù)編排的一個(gè)并發(fā)原語(yǔ),它要解決的就是并發(fā) - 等待的問題:
當(dāng)有一個(gè) goroutine A 在檢查點(diǎn)(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(huì)阻塞在檢查點(diǎn),直到所有 goroutine 都完成后才能繼續(xù)執(zhí)行
試想如果沒有WaitGroup,想要在協(xié)程A等到其他協(xié)程執(zhí)行完成后能立馬執(zhí)行,只能不斷輪詢其他協(xié)程是否執(zhí)行完畢,這樣的問題是:
- 及時(shí)性差:輪詢間隔越高,及時(shí)性越差
- 無謂的空輪訓(xùn),浪費(fèi)系統(tǒng)資源
而用WaitGroup時(shí),協(xié)程A只用阻塞,直到其他協(xié)程執(zhí)行完畢后,再通知協(xié)程A
其他語(yǔ)言也提供了類似的工具,例如Java的CountDownLatch
使用
Waitgroup提供了3個(gè)方法:
func (wg *WaitGroup) Add(delta int) func (wg *WaitGroup) Done() func (wg *WaitGroup) Wait()
Add:增加計(jì)數(shù)值
Done:減少計(jì)數(shù)值
Wait:調(diào)用這個(gè)方法的 goroutine 會(huì)一直阻塞,直到 WaitGroup 的計(jì)數(shù)值變?yōu)?0
源碼分析
type WaitGroup struct { // 避免復(fù)制 noCopy noCopy // 64位環(huán)境下,高32位是計(jì)數(shù)值,低32位記錄waiter的數(shù)量 state1 uint64 // 用于信號(hào)量 state2 uint32 }
Add
func (wg *WaitGroup) Add(delta int) { // 獲取狀態(tài)值,信號(hào)量 statep, semap := wg.state() // 將參數(shù)delta左32位,加到statep中,即給計(jì)數(shù)值加上delta state := atomic.AddUint64(statep, uint64(delta)<<32) // 加后的計(jì)數(shù)值 v := int32(state >> 32) // waiter的數(shù)量 w := uint32(state) // 加后不能是負(fù)值 if v < 0 { panic( "sync: negative WaitGroup counter" ) } // 有waiter的情況下,當(dāng)前協(xié)程又加了計(jì)數(shù)值,panic // 即有waiter的情況下,不能再給waitgroup增加計(jì)數(shù)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(fā)調(diào)用的情況 if *statep != state { panic( "sync: WaitGroup misuse: Add called concurrently with Wait" ) } // 將計(jì)數(shù)值和waiter數(shù)量清0 *statep = 0 // 喚醒所有的waiter for ; w != 0; w-- { runtime_Semrelease(semap, false, 0) } }
- 因?yàn)閟tate高32位保存計(jì)數(shù)值,因此需要將參數(shù)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(gè)調(diào)用Done的協(xié)程,不用自己來釋放waiter,直接返回
- v等于0,但沒有等待者:因?yàn)闆]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(gè)調(diào)用Done的,且還有等待者,那就喚醒所有等待者
Done
Done內(nèi)部調(diào)用Add,只是參數(shù)傳-1,表示減少計(jì)數(shù)值
func (wg *WaitGroup) Done() { wg.Add(-1) }
Wait
func (wg *WaitGroup) Wait() { statep, semap := wg.state() for { state := atomic.LoadUint64(statep) // v:計(jì)數(shù)值 v := int32(state >> 32) w := uint32(state) // 如果計(jì)數(shù)值為0,自己不需要等到,直接返回 if v == 0 { return } // 增加waiter計(jì)數(shù)值 if atomic.CompareAndSwapUint64(statep, state, state+1) { // 自己在信號(hào)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(jì)數(shù)值為0,當(dāng)前不需要阻塞,直接返回
否則將waiter數(shù)量加1,如果添加成功,就把自己阻塞到信號(hào)量上
被喚醒時(shí),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(xiàng)
通過源碼分析可以看出,Waitgroup有以下使用注意事項(xiàng):
計(jì)數(shù)器的值必須大于等于0:
一開始調(diào)用Add時(shí),不能傳負(fù)數(shù)
調(diào)用Done的次數(shù)不能過多,導(dǎo)致超過了 WaitGroup 的計(jì)數(shù)值
因此使用 WaitGroup 的正確姿勢(shì)是,預(yù)先確定好 WaitGroup 的計(jì)數(shù)值,然后調(diào)用相同次數(shù)的 Done 完成相應(yīng)的任務(wù)
要保證在期望的Add調(diào)用完成后,再調(diào)用Wait,否則Wait發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)值為0時(shí)不會(huì)阻塞
最好在一個(gè)協(xié)程中,按順序先調(diào)Add,再調(diào)Wait
需要重用時(shí),需要在前一組調(diào)用Wait結(jié)束后,再開始新一輪的使用
WaitGroup 是可以重用的。只要 WaitGroup 的計(jì)值恢復(fù)到零值的狀態(tài),那么它就可以被看作是新創(chuàng)建的 WaitGroup,被重復(fù)使用,而不能在前一組沒使用完的情況下又使用
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