Golang 标准库 tips之waitgroup详解

在Go语言中，使用goroutine进行并发编程是一种十分高效的方式。但是在多个goroutine同时处理任务的时候，如果不加以协调，就会出现race condition等问题。这时候，我们就需要使用WaitGroup来进行协调操作。

为什么需要WaitGroup

在多个goroutine同时运行的时候，如果不对它们进行协调，就会出现一些问题。比如说，多个goroutine同时对同一个变量进行相加操作，就会出现race condition，导致程序出现错误。此外，如果主线程没有等待所有任务完成，而提前结束，就会导致一些任务没有完成，导致程序出现问题。

为了解决这些问题，我们使用WaitGroup进行协调操作。

WaitGroup的基本用法

我们来看一个例子：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

func worker(id int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()

    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 <= 5; i++ {
        wg.Add(1)
        go worker(i, &wg)
    }

    wg.Wait()
    fmt.Println("All workers are done")
}

在上面的例子中，我们定义了一个worker函数，这个函数会进行一些操作，并在完成任务之后调用wg.Done()来通知WaitGroup任务已经完成。此外，我们使用Add方法告诉WaitGroup有多少任务需要完成。

在主函数中，我们首先创建一个WaitGroup，然后启动若干个goroutine，每个goroutine调用worker函数进行任务处理。最后，我们调用Wait方法来等待所有worker完成任务。当所有任务完成之后，程序会输出"All workers are done"。

WaitGroup的进阶用法

除了基本使用方法之外，WaitGroup还有一些进阶用法，这里我们来介绍一下：

Add方法的负数用法

我们先来看一个例子：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func worker(id int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()

    fmt.Printf("Worker %d is starting\n", id)
    fmt.Printf("Worker %d is done\n", id)
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup

    wg.Add(2)
    go worker(1, &wg)
    go worker(2, &wg)

    wg.Add(-1)
    fmt.Println("One worker is done")

    wg.Wait()
    fmt.Println("All workers are done")
}

在上面的例子中，我们在启动goroutine之前，首先调用了Add(2)方法来告诉WaitGroup我们有两个任务需要完成。然后启动两个goroutine进行任务处理。

在任务完成的过程中，我们调用了Add(-1)方法，这个方法的作用是通知WaitGroup有一个任务已经完成了。这个方法可以用来解决一些特殊情况下的问题，比如说有些任务可能会提前完成，并不需要等到所有任务都完成之后才能退出程序。

在最后，我们调用Wait方法来等待所有任务完成，程序输出"All workers are done"。

WaitGroup嵌套

有些情况下，我们需要对多个WaitGroup进行管理，此时就需要用到嵌套的方式。我们来看一个例子：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

func worker(id int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()

    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

    wg.Add(2)
    go func() {
        var wg1 sync.WaitGroup
        wg1.Add(2)
        go worker(1, &wg1)
        go worker(2, &wg1)
        wg1.Wait()
        wg.Done()
    }()

    go func() {
        var wg2 sync.WaitGroup
        wg2.Add(2)
        go worker(3, &wg2)
        go worker(4, &wg2)
        wg2.Wait()
        wg.Done()
    }()

    wg.Wait()
    fmt.Println("All workers are done")
}

在上面的例子中，我们首先创建了一个WaitGroup，并使用Add方法告诉它有两个任务需要完成。在启动goroutine的时候，我们使用了自执行函数的方式，在函数体内创建了一个新的WaitGroup，并告诉它也有两个任务需要完成。在任务完成的时候，我们分别调用了两个WaitGroup的Wait方法，以等待所有任务完成。最后，我们在最外层的WaitGroup的Wait方法中等待所有任务完成，并输出"All workers are done"。

以上就是Golang标准库中WaitGroup的详细使用方法。在实际应用中，我们可以结合协程池、线程池等技术手段，使用WaitGroup来进行协调管理，尽可能地提高程序运行效率。