31 | sync.WaitGroup和sync.Once

郝林

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该思维导图由 AI 生成，仅供参考

我们在前几次讲的互斥锁、条件变量和原子操作都是最基本重要的同步工具。在 Go 语言中，除了通道之外，它们也算是最为常用的并发安全工具了。
说到通道，不知道你想过没有，之前在一些场合下里，我们使用通道的方式看起来都似乎有些蹩脚。
比如：声明一个通道，使它的容量与我们手动启用的 goroutine 的数量相同，之后再利用这个通道，让主 goroutine 等待其他 goroutine 的运行结束。
这一步更具体地说就是：让其他的 goroutine 在运行结束之前，都向这个通道发送一个元素值，并且，让主 goroutine 在最后从这个通道中接收元素值，接收的次数需要与其他的 goroutine 的数量相同。
这就是下面的coordinateWithChan函数展示的多 goroutine 协作流程。
func coordinateWithChan() {
 sign := make(chan struct{}, 2)
 num := int32(0)
 fmt.Printf("The number: %d [with chan struct{}]\n", num)
 max := int32(10)
 go addNum(&num, 1, max, func() {
  sign <- struct{}{}
 })
 go addNum(&num, 2, max, func() {
  sign <- struct{}{}
 })
 <-sign
 <-sign
}
其中的addNum函数的声明在 demo65.go 文件中。addNum函数会把它接受的最后一个参数值作为其中的defer函数。
我手动启用的两个 goroutine 都会调用addNum函数，而它们传给该函数的最后一个参数值（也就是那个既无参数声明，也无结果声明的函数）都只会做一件事情，那就是向通道sign发送一个元素值。

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`sync`包中的`WaitGroup`类型和`Once`类型都是Go语言中重要的同步工具。`WaitGroup`类型适用于实现一对多的goroutine协作流程，而`Once`类型则保证传入的参数函数只执行一次。`WaitGroup`类型使用原子操作来管理计数器，需要注意避免计数器值小于0或在调用`Wait`方法的同时并发增加计数器值。相比之下，`Once`类型更简单，只有一个`Do`方法，保证参数函数只执行一次，但可能导致阻塞。两者都是高层次的同步工具，基于基本的通用工具实现特定功能。读者在使用`WaitGroup`值实现一对多的goroutine协作流程时，需要考虑如何让分发子任务的goroutine获得各个子任务的具体执行结果。这篇文章深入解析了`WaitGroup`和`Once`类型的使用方式和特点，适合对并发编程感兴趣的读者阅读学习。

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liangjf
“双重检查” 貌似也并不是完全安全的吧，像c++11那样加入内存屏障才是真正线性安全的。go有这类接口吗
作者回复: Go语言底层内置了内存屏障。它的好处就是不用像C++那样什么都需要自己搞。
2019-02-26
2
20
唐大少在路上。。。
个人感觉Once里面的逻辑设计得不够简洁，既然目的就是只要能够拿到once的锁的gorountine就会消费掉这个once，那其实直接在Do方法的最开始用if atomic.CompareAndSwapUint32(&o.done, 0,1)不就行了，连锁都不用。还请老师指正，哈哈
作者回复: 这样不行啊，它还得执行你给它的函数啊。怎么能在没执行函数之前就把 done 变成 1 呢，对吧。但如果是在执行之后 swap，那又太晚了，有可能出现重复执行函数的情况。所以 Once 中才有两个执行路径，一个是仅包含原子操作的快路径，另一个是真正准备执行函数的慢路径。这样才可以兼顾多种情况，让总体性能更优。
2019-10-24
3
17
only
可不可以把 sync.once 理解为单例模式，比如连接数据库只需要连接一次，把连接数据库的代码实在once.do()里面
作者回复: 它跟单例模式还不太一样。单例模式指的是某类结构的唯一实例，而 once 指的是对某段代码的唯一一次执行。它们的维度不一样。连接数据库的代码其实不太适合放到 Do 里面执行，或者说不太恰当。初始化数据库链接的代码可以放到里面。而，断链重连的机制也应该在其中。
2019-12-10

10
moonfox
请问一下，在 sync.Once的源码里， doSlow()方法中，已经用了o.m.Lock()，什么写入o.done=1的时候，还要用原子写入呢？
作者回复: 这是两码事啊，原子操作还有一个作用是保证被操作值的完整性。比如，done字段的值要么是0要么是1。别忘了，done字段的值是由32个比特位组成的。如果在修改值的过程中（还没改完），其他的代码在读取它，那岂不是会读到一个非0非1的值吗？（这是一个小概率问题，但是万一出了错，复现都没法复现，排查起来就太困难了，所以恰恰需要极力避免）就像源码中的 if atomic.LoadUint32(&o.done) == 0 { 这里。这行代码可没有锁的加持啊，它可不管另一个goroutine执行到doSlow函数中的哪一步了。另外，对一个值的原子操作必须全面覆盖（如果用，就都要用原子操作）。
2021-05-09

9
超大叮当当
sync.Once 不用 Mutex ，直接用 atomic.CompareAndSwapUint32 函数也可以安全吧？
作者回复: 原子操作是CPU级别的互斥，而且防中断。但是支持的数据类型很少，而且并不灵活。所以如果是对代码块进行保护，还需要用锁。
2019-03-13

6
1287
没理解使用once和自己只调用一次有什么区别，类似初始化的操作，我在程序执行前写个init也是只执行一次吧，求教
作者回复: 同一个 sync.Once 实例的 Do 方法只会被有效调用一次。init 函数是在当前程序中只会被调用一次，而且它的作用域是代码包。
2020-05-25
2
3
窗外
go func () { wg.Done() fmt.Println("send complete") }() 老师，为什么在Done()后的代码就不会被执行呢？
作者回复: 你在后面 wg.Wait() 了吗？
2019-11-03
2
3
手指饼干
请问老师，如下deferFunc为什么要用func包装起来，直接使用defer deferFunc()不可以吗？ func addNum(numP *int32, id, max int32, deferFunc func()) { defer func() { deferFunc() }() //... }
作者回复: 你那么写也可以，我弄一坨只是想引起你们的注意。在不影响程序功能和运行效率的前提下，我会在程序里尽量多展示几种写法。
2019-10-10
2
3
Laughing
子任务的结果应该用通道来传递吧。另外once的应用场景还是没有理解。郝大能简单说一下么？
作者回复: 可以通过通道，但这就不是wg的作用范围了。once一般是执行只应该执行一次的任务，比如初始化连接池等等。你可以在go源码里搜一下，用的地方还是不少的。
2018-10-30

3
罗峰
老师，你好，waitgroup的计数周期这个概念是自创的吗？使用上感觉只要 add操作在wait语句之前执行就可以，使用个例子： for { select { case <- cancel: break; case <- taskqueue: go func { wg.add(1) .... defer wg.done() } } } wg.wait()
作者回复: WaitGroup与操作系统的信号灯异曲同工。必须要有 wg.Done() 啊，否则计数就无法归零，wg.Wait() 也就无法消除阻塞。
2021-01-22

2

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