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。
看到coordinateWithChan函数中最后的那两行代码了吗？重复的两个接收表达式<-sign，是不是看起来很丑陋？
前导内容：sync包的WaitGroup类型
其实，在这种应用场景下，我们可以选用另外一个同步工具，即：sync包的WaitGroup类型。它比通道更加适合实现这种一对多的goroutine协作流程。
sync.WaitGroup类型（以下简称WaitGroup类型）是开箱即用的，也是并发安全的。同时，与我们前面讨论的几个同步工具一样，它一旦被真正使用就不能被复制了。
WaitGroup类型拥有三个指针方法：Add、Done和Wait。你可以想象该类型中有一个计数器，它的默认值是0。我们可以通过调用该类型值的Add方法来增加，或者减少这个计数器的值。
一般情况下，我会用这个方法来记录需要等待的goroutine的数量。相对应的，这个类型的Done方法，用于对其所属值中计数器的值进行减一操作。我们可以在需要等待的goroutine中，通过defer语句调用它。
而此类型的Wait方法的功能是，阻塞当前的goroutine，直到其所属值中的计数器归零。如果在该方法被调用的时候，那个计数器的值就是0，那么它将不会做任何事情。
你可能已经看出来了，WaitGroup类型的值（以下简称WaitGroup值）完全可以被用来替换coordinateWithChan函数中的通道sign。下面的coordinateWithWaitGroup函数就是它的改造版本。
func coordinateWithWaitGroup() {
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(2)
num := int32(0)
fmt.Printf("The number: %d [with sync.WaitGroup]\n", num)
max := int32(10)
go addNum(&num, 3, max, wg.Done)
go addNum(&num, 4, max, wg.Done)
wg.Wait()
}
很明显，整体代码少了好几行，而且看起来也更加简洁了。这里我先声明了一个WaitGroup类型的变量wg。然后，我调用了它的Add方法并传入了2，因为我会在后面启用两个需要等待的goroutine。
由于wg变量的Done方法本身就是一个既无参数声明，也无结果声明的函数，所以我在go语句中调用addNum函数的时候，可以直接把该方法作为最后一个参数值传进去。
在coordinateWithWaitGroup函数的最后，我调用了wg的Wait方法。如此一来，该函数就可以等到那两个goroutine都运行结束之后，再结束执行了。
以上就是WaitGroup类型最典型的应用场景了。不过不能止步于此，对于这个类型，我们还是有必要再深入了解一下的。我们一起看下面的问题。
问题：sync.WaitGroup类型值中计数器的值可以小于0吗？
这里的典型回答是：不可以。
问题解析
为什么不可以呢，我们解析一下。之所以说WaitGroup值中计数器的值不能小于0，是因为这样会引发一个panic。 不适当地调用这类值的Done方法和Add方法都会如此。别忘了，我们在调用Add方法的时候是可以传入一个负数的。
实际上，导致WaitGroup值的方法抛出panic的原因不只这一种。
你需要知道，在我们声明了这样一个变量之后，应该首先根据需要等待的goroutine，或者其他事件的数量，调用它的Add方法，以使计数器的值大于0。这是确保我们能在后面正常地使用这类值的前提。
如果我们对它的Add方法的首次调用，与对它的Wait方法的调用是同时发起的，比如，在同时启用的两个goroutine中，分别调用这两个方法，那么就有可能会让这里的Add方法抛出一个panic。
这种情况不太容易复现，也正因为如此，我们更应该予以重视。所以，虽然WaitGroup值本身并不需要初始化，但是尽早地增加其计数器的值，还是非常有必要的。
另外，你可能已经知道，WaitGroup值是可以被复用的，但需要保证其计数周期的完整性。这里的计数周期指的是这样一个过程：该值中的计数器值由0变为了某个正整数，而后又经过一系列的变化，最终由某个正整数又变回了0。
也就是说，只要计数器的值始于0又归为0，就可以被视为一个计数周期。在一个此类值的生命周期中，它可以经历任意多个计数周期。但是，只有在它走完当前的计数周期之后，才能够开始下一个计数周期。
（sync.WaitGroup的计数周期）
因此，也可以说，如果一个此类值的Wait方法在它的某个计数周期中被调用，那么就会立即阻塞当前的goroutine，直至这个计数周期完成。在这种情况下，该值的下一个计数周期，必须要等到这个Wait方法执行结束之后，才能够开始。
如果在一个此类值的Wait方法被执行期间，跨越了两个计数周期，那么就会引发一个panic。
例如，在当前的goroutine因调用此类值的Wait方法，而被阻塞的时候，另一个goroutine调用了该值的Done方法，并使其计数器的值变为了0。
这会唤醒当前的goroutine，并使它试图继续执行Wait方法中其余的代码。但在这时，又有一个goroutine调用了它的Add方法，并让其计数器的值又从0变为了某个正整数。此时，这里的Wait方法就会立即抛出一个panic。
纵观上述会引发panic的后两种情况，我们可以总结出这样一条关于WaitGroup值的使用禁忌，即：不要把增加其计数器值的操作和调用其Wait方法的代码，放在不同的goroutine中执行。换句话说，要杜绝对同一个WaitGroup值的两种操作的并发执行。
除了第一种情况外，我们通常需要反复地实验，才能够让WaitGroup值的方法抛出panic。再次强调，虽然这不是每次都发生，但是在长期运行的程序中，这种情况发生的概率还是不小的，我们必须要重视它们。
如果你对复现这些异常情况感兴趣，那么可以参看sync代码包中的waitgroup_test.go文件。其中的名称以TestWaitGroupMisuse为前缀的测试函数，很好地展示了这些异常情况的发生条件。你可以模仿这些测试函数自己写一些测试代码，执行一下试试看。
知识扩展
问题：sync.Once类型值的Do方法是怎么保证只执行参数函数一次的？
与sync.WaitGroup类型一样，sync.Once类型（以下简称Once类型）也属于结构体类型，同样也是开箱即用和并发安全的。由于这个类型中包含了一个sync.Mutex类型的字段，所以，复制该类型的值也会导致功能的失效。
Once类型的Do方法只接受一个参数，这个参数的类型必须是func()，即：无参数声明和结果声明的函数。
该方法的功能并不是对每一种参数函数都只执行一次，而是只执行“首次被调用时传入的”那个函数，并且之后不会再执行任何参数函数。
所以，如果你有多个只需要执行一次的函数，那么就应该为它们中的每一个都分配一个sync.Once类型的值（以下简称Once值）。
Once类型中还有一个名叫done的uint32类型的字段。它的作用是记录其所属值的Do方法被调用的次数。不过，该字段的值只可能是0或者1。一旦Do方法的首次调用完成，它的值就会从0变为1。
你可能会问，既然done字段的值不是0就是1，那为什么还要使用需要四个字节的uint32类型呢？
原因很简单，因为对它的操作必须是“原子”的。Do方法在一开始就会通过调用atomic.LoadUint32函数来获取该字段的值，并且一旦发现该值为1，就会直接返回。这也初步保证了“Do方法，只会执行首次被调用时传入的函数”。
不过，单凭这样一个判断的保证是不够的。因为，如果有两个goroutine都调用了同一个新的Once值的Do方法，并且几乎同时执行到了其中的这个条件判断代码，那么它们就都会因判断结果为false，而继续执行Do方法中剩余的代码。
在这个条件判断之后，Do方法会立即锁定其所属值中的那个sync.Mutex类型的字段m。然后，它会在临界区中再次检查done字段的值，并且仅在条件满足时，才会去调用参数函数，以及用原子操作把done的值变为1。
如果你熟悉GoF设计模式中的单例模式的话，那么肯定能看出来，这个Do方法的实现方式，与那个单例模式有很多相似之处。它们都会先在临界区之外，判断一次关键条件，若条件不满足则立即返回。这通常被称为“快路径”，或者叫做“快速失败路径”。
如果条件满足，那么到了临界区中还要再对关键条件进行一次判断，这主要是为了更加严谨。这两次条件判断常被统称为（跨临界区的）“双重检查”。
由于进入临界区之前，肯定要锁定保护它的互斥锁m，显然会降低代码的执行速度，所以其中的第二次条件判断，以及后续的操作就被称为“慢路径”或者“常规路径”。
别看Do方法中的代码不多，但它却应用了一个很经典的编程范式。我们在Go语言及其标准库中，还能看到不少这个经典范式及它衍生版本的应用案例。
下面我再来说说这个Do方法在功能方面的两个特点。
第一个特点，由于Do方法只会在参数函数执行结束之后把done字段的值变为1，因此，如果参数函数的执行需要很长时间或者根本就不会结束（比如执行一些守护任务），那么就有可能会导致相关goroutine的同时阻塞。
例如，有多个goroutine并发地调用了同一个Once值的Do方法，并且传入的函数都会一直执行而不结束。那么，这些goroutine就都会因调用了这个Do方法而阻塞。因为，除了那个抢先执行了参数函数的goroutine之外，其他的goroutine都会被阻塞在锁定该Once值的互斥锁m的那行代码上。
第二个特点，Do方法在参数函数执行结束后，对done字段的赋值用的是原子操作，并且，这一操作是被挂在defer语句中的。因此，不论参数函数的执行会以怎样的方式结束，done字段的值都会变为1。
也就是说，即使这个参数函数没有执行成功（比如引发了一个panic），我们也无法使用同一个Once值重新执行它了。所以，如果你需要为参数函数的执行设定重试机制，那么就要考虑Once值的适时替换问题。
在很多时候，我们需要依据Do方法的这两个特点来设计与之相关的流程，以避免不必要的程序阻塞和功能缺失。
总结
sync代码包的WaitGroup类型和Once类型都是非常易用的同步工具。它们都是开箱即用和并发安全的。
利用WaitGroup值，我们可以很方便地实现一对多的goroutine协作流程，即：一个分发子任务的goroutine，和多个执行子任务的goroutine，共同来完成一个较大的任务。
在使用WaitGroup值的时候，我们一定要注意，千万不要让其中的计数器的值小于0，否则就会引发panic。
另外，我们最好用“先统一Add，再并发Done，最后Wait”这种标准方式，来使用WaitGroup值。 尤其不要在调用Wait方法的同时，并发地通过调用Add方法去增加其计数器的值，因为这也有可能引发panic。
Once值的使用方式比WaitGroup值更加简单，它只有一个Do方法。同一个Once值的Do方法，永远只会执行第一次被调用时传入的参数函数，不论这个函数的执行会以怎样的方式结束。
只要传入某个Do方法的参数函数没有结束执行，任何之后调用该方法的goroutine就都会被阻塞。只有在这个参数函数执行结束以后，那些goroutine才会逐一被唤醒。
Once类型使用互斥锁和原子操作实现了功能，而WaitGroup类型中只用到了原子操作。 所以可以说，它们都是更高层次的同步工具。它们都基于基本的通用工具，实现了某一种特定的功能。sync包中的其他高级同步工具，其实也都是这样的。
思考题
今天的思考题是：在使用WaitGroup值实现一对多的goroutine协作流程时，怎样才能让分发子任务的goroutine获得各个子任务的具体执行结果？
精选留言
2019-02-26 20:49:09
2019-10-24 16:42:16
还请老师指正，哈哈
2021-05-09 15:30:06
2019-12-10 08:42:22
2019-03-13 17:34:15
2019-11-26 15:09:50
2018-11-21 16:30:02
func getAllGoroutineResult(){
wg := sync.WaitGroup{}
wg.Add(3)
once := sync.Once{}
var aAndb int
var aStrAndb string
var gflag int32
addNum := func(a,b int, ret *int) {
defer wg.Done()
time.Sleep(time.Millisecond * 2000)
*ret = a+b
atomic.AddInt32(&gflag,1)
}
addStr := func(a,b string, ret *string) {
defer wg.Done()
time.Sleep(time.Millisecond * 1000)
*ret = a+b
atomic.AddInt32(&gflag,1)
}
// waitRet需要等待 addNum和addStr执行完成后的结果
waitRet := func(ret *int, strRet *string) {
defer wg.Done()
once.Do(func() {
for atomic.LoadInt32(&gflag) != 2 {
fmt.Println("Wait: addNum & addStr")
time.Sleep(time.Millisecond * 200)
}
})
fmt.Println(fmt.Sprintf("AddNum's Ret is: %d\n", *ret))
fmt.Println(fmt.Sprintf("AddStr's Ret is: %s\n", *strRet))
}
// waitRet goroutine等待AddNum和AddStr结束
go waitRet(&aAndb, &aStrAndb)
go addNum(10, 20, &aAndb)
go addStr("测试结果", "满意不?", &aStrAndb)
wg.Wait()
}
2020-05-25 11:50:03
2019-11-03 10:28:26
wg.Done()
fmt.Println("send complete")
}()
老师，为什么在Done()后的代码就不会被执行呢？
2019-10-10 10:25:27
func addNum(numP *int32, id, max int32, deferFunc func()) {
defer func() {
deferFunc()
}()
//...
}
2018-11-30 11:29:30
2018-10-30 09:28:15
2018-10-22 14:55:20
2021-01-22 11:33:56
for {
select {
case <- cancel:
break;
case <- taskqueue:
go func {
wg.add(1)
....
defer wg.done()
}
}
}
wg.wait()
2022-01-06 10:26:34
2020-04-10 10:44:14
这里主要讲了sync/waitgroup和sync/once这两种同步的方式
waitgroup一般用于一对多的同步 例如 主goroutine等待其他goroutine的执行完成
唯一要注意的是 add方法和wait方法不要并行执行 也即 wait方法调用过后 不要立即再调用add方法
once值 主要还是保证函数只被执行一次 且只有第一次调用Do方法的参数函数会被执行一次 once值底层依赖的是互斥锁 所以操作和互斥锁很类似
并且 如果某个Do的参数函数一直不结束 那么其他调用Do方法的goroutine都会被阻塞在获取互斥锁这一步，只有当首次Do方法的参数函数执行结束过后 这些goroutine才会被逐一唤醒
所以要注意 Once 在使用死的死锁
2019-09-06 16:18:07
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(2)
num := int32(0)
fmt.Printf("The number: %d [with sync.WaitGroup]\n", num)
max := int32(10)
go addNum(&num, 3, max, wg.Done)
//go addNum(&num, 4, max, wg.Done)
wg.Wait()
}
run result:
The number: 0 [with sync.WaitGroup]
The number: 2 [3-0]
The number: 4 [3-1]
The number: 6 [3-2]
The number: 8 [3-3]
The number: 10 [3-4]
fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
执行这段代码会死锁，我以为最多在wai()方法那儿阻塞，谁能解释一下？
2023-11-24 20:13:04
可以通过channel的方式，或者context来通知子任务的执行情况
2022-07-10 15:05:20
func TestWaitGroup() {
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(3)
for i := 0; i < 3; i++ {
go func() {
defer wg.Done()
time.Sleep(time.Second * 3)
fmt.Println("done!")
}()
}
wg.Wait()
fmt.Println("over")
}
func TestOnce() {
var o sync.Once
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(10)
for i := 0; i < 10; i++ {
go func() {
defer wg.Done()
time.Sleep(time.Second * 1)
o.Do(func() {
fmt.Println("mclink")
})
}()
}
wg.Wait()
fmt.Println("over")
}
2022-01-17 17:15:28
1. 在拿到m.Lock()锁之后的o.done == 0 的判断能否省略？或者说这个判断针对的是某些可能的未知场景吗？我的理解是，理论上此时这个值一定是0，但为了确保预防未知场景又做了一次判断。
2. defer atomic.StoreUint32(&o.done, 1) 这个操作是否可以不用原子操作，只是使用例如 o.done = 1类似的赋值操作？
希望您多多指正。