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WaiGroup 是怎样实现协程等待?
WaitGroup实现等待,本质上是一个原子计数器和一个信号量的协作。
调用Add会增加计数值,Done会减计数值。而Wait方法会检查这个计数器,如果不为零,就利用信号量将当前goroutine高效地挂起。直到最后一个Done调用将计数器清零,它就会通过这个信号量,一次性唤醒所有在Wait处等待的goroutine,从而实现等待目的。
分析:
waitgroup的结构定义:
// A WaitGroup waits for a collection of goroutines to finish.
// The main goroutine calls Add to set the number of goroutines to wait for.
// Then each of the goroutines runs and calls Done when finished. At the same
// time, Wait can be used to block until all goroutines have finished.
//
// A WaitGroup must not be copied after first use.
type WaitGroup struct {
noCopy noCopy // 用于vet工具检查是否被复制
// 64位的值:高32位是计数器,低32位是等待的goroutine数量。
// 通过原子操作访问,保存了状态和等待者数量。
state atomic.Uint64
// 用于等待者休眠的信号量。
sema uint32
}
oCopy: 这是一个特殊的字段,用于静态分析工具(go vet)在编译时检查WaitGroup实例是否被复制。WaitGroup被复制后会导致状态不一致,可能引发程序错误,因此该字段的存在旨在防止此类问题的发生。
state: 这是WaitGroup的核心,一个64位的无符号整型,通过sync/atomic包进行原子操作,以保证并发安全。这个64位的空间被巧妙地分成了两部分:
-
高32位: 作为计数器(counter),记录了需要等待的 goroutine 的数量。
-
低32位: 作为等待者计数器(waiter count),记录了调用
Wait()方法后被阻塞的 goroutine 的数量。
sema: 这是一个信号量,用于实现 goroutine 的阻塞和唤醒。当主 goroutine 调用Wait()方法且计数器不为零时,它会通过这个信号量进入休眠状态。当所有子 goroutine 完成任务后,会通过这个信号量来唤醒等待的主 goroutine。