
在go语言并发编程中,主goroutine常常会在子goroutine完成前退出,导致程序无法按预期执行。本文将深入探讨这一常见问题,并详细介绍如何使用`sync.waitgroup`这一标准库提供的同步原语,来确保所有并发任务都能被正确等待和协调,从而构建健壮的并发应用。
在Go语言中,通过go关键字启动的Goroutine是轻量级的并发执行单元。然而,当主Goroutine启动了多个子Goroutine后,它并不会自动等待这些子Goroutine完成。如果主Goroutine在子Goroutine执行完毕之前就退出了,那么所有尚未完成的子Goroutine也会被强制终止,这通常会导致程序行为不符合预期,例如数据未处理、日志未打印等。
考虑以下示例代码片段,它尝试使用Goroutine实现生产者-消费者模式来处理文件列表:
package main
import (
    "fmt"
    "os"
    "time" // 用于演示问题
)
type uniprot struct {
    namesInDir chan string
}
func (u *uniprot) produce(n string) {
    u.namesInDir <- n
}
func (u *uniprot) consume() {
    fmt.Println(<-u.namesInDir)
}
func (u *uniprot) readFilenames(dirname string) {
    u.namesInDir = make(chan string, 15) // 创建一个带缓冲的通道
    dir, err := os.Open(dirname)
    if err != nil {
        // errorCheck(err) // 假设这里有错误处理
        fmt.Printf("Error opening directory: %v\n", err)
        return
    }
    defer dir.Close()
    names, err := dir.Readdirnames(0)
    if err != nil {
        // errorCheck(err) // 假设这里有错误处理
        fmt.Printf("Error reading directory names: %v\n", err)
        return
    }
    for _, n := range names {
        go u.produce(n) // 启动生产者Goroutine
        go u.consume()  // 启动消费者Goroutine
    }
    // 在这里,主Goroutine可能会立即退出,而不等待produce和consume完成
    // time.Sleep(time.Second) // 演示:短暂等待可以观察到输出
}
func main() {
    u := &uniprot{}
    // 创建一个临时目录和文件用于测试
    testDir := "test_dir"
    os.Mkdir(testDir, 0755)
    defer os.RemoveAll(testDir) // 清理
    for i := 0; i < 5; i++ {
        os.WriteFile(fmt.Sprintf("%s/file%d.txt", testDir, i), []byte("content"), 0644)
    }
    u.readFilenames(testDir)
    fmt.Println("Main Goroutine finished.") // 这句话可能在任何输出之前打印
    time.Sleep(time.Millisecond * 100) // 给予一点时间观察,但不是可靠的同步方式
}
上述代码中,readFilenames函数在循环中为每个文件名启动了一个produce Goroutine和一个consume Goroutine。然而,由于主Goroutine没有等待这些子Goroutine完成,程序很可能在任何文件名被打印出来之前就结束了,导致控制台没有任何输出。通过在readFilenames函数末尾添加一个time.Sleep可以暂时“解决”这个问题,但这并非一个可靠或推荐的同步机制,因为你无法预知需要等待多长时间。
Go标准库提供了sync.WaitGroup类型,它是解决此类并发同步问题的理想工具。WaitGroup允许你等待一组Goroutine完成。它的工作原理非常简单:
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下面是使用sync.WaitGroup改进后的代码示例:
package main
import (
    "fmt"
    "os"
    "sync" // 导入sync包
)
type uniprot struct {
    namesInDir chan string
}
// produce函数现在接受一个WaitGroup指针
func (u *uniprot) produce(n string, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done() // Goroutine完成后调用Done()
    u.namesInDir <- n
    fmt.Printf("Produced: %s\n", n) // 增加日志以观察
}
// consume函数现在接受一个WaitGroup指针
func (u *uniprot) consume(wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done() // Goroutine完成后调用Done()
    val := <-u.namesInDir
    fmt.Printf("Consumed: %s\n", val)
}
func (u *uniprot) readFilenames(dirname string) {
    u.namesInDir = make(chan string, 15) // 创建一个带缓冲的通道
    dir, err := os.Open(dirname)
    if err != nil {
        // errorCheck(err)
        fmt.Printf("Error opening directory: %v\n", err)
        return
    }
    defer dir.Close()
    names, err := dir.Readdirnames(0)
    if err != nil {
        // errorCheck(err)
        fmt.Printf("Error reading directory names: %v\n", err)
        return
    }
    var wg sync.WaitGroup // 声明一个WaitGroup
    for _, n := range names {
        wg.Add(2) // 每次循环启动两个Goroutine,所以计数器加2
        go u.produce(n, &wg) // 将WaitGroup的地址传递给Goroutine
        go u.consume(&wg)   // 将WaitGroup的地址传递给Goroutine
    }
    wg.Wait() // 阻塞直到所有Goroutine都调用了Done()
    close(u.namesInDir) // 所有生产者和消费者都完成后,关闭通道
}
func main() {
    u := &uniprot{}
    // 创建一个临时目录和文件用于测试
    testDir := "test_dir"
    os.Mkdir(testDir, 0755)
    defer os.RemoveAll(testDir) // 清理
    for i := 0; i < 5; i++ {
        os.WriteFile(fmt.Sprintf("%s/file%d.txt", testDir, i), []byte("content"), 0644)
    }
    u.readFilenames(testDir)
    fmt.Println("Main Goroutine finished, all tasks completed.")
}在修正后的代码中,我们做了以下关键改动:
通过这些改动,程序现在能够可靠地等待所有文件处理Goroutine完成,然后才打印“Main Goroutine finished, all tasks completed.”,并在此之前打印所有生产和消费的消息。
sync.WaitGroup是Go语言中用于协调并发Goroutine的强大工具。它提供了一种简单而有效的方式,确保主Goroutine能够等待所有子Goroutine完成其工作,从而避免因主Goroutine过早退出而导致的不可预测行为。掌握WaitGroup的使用是编写健壮、高效Go并发程序的关键一步。通过正确地使用Add()、Done()和Wait(),开发者可以构建出更加可靠和可维护的并发系统。
以上就是Go并发编程:利用WaitGroup实现Goroutine的优雅同步的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!
 
                        
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