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文章标题：Go中的sync.WaitGroup如何用于等待多个协程完成？
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在Go语言并发编程的广阔天地里，sync.WaitGroup 是一个极其有用的工具，它允许我们优雅地等待一组协程（goroutines）的完成。这种机制对于实现并行处理任务并确保所有任务都完成后再继续执行后续逻辑至关重要。下面，我将深入解析 sync.WaitGroup 的使用，并通过一个实际的例子来展示其如何在Go程序中发挥作用。

sync.WaitGroup 的基础

sync.WaitGroup 结构体提供了两个主要的方法：Add(delta int) 和 Done()（通常通过调用 WaitGroup 的 -- 运算符简写为 defer wg.Done()），以及一个阻塞等待方法 Wait()。

  • Add(delta int): 此方法用于设置或增加 WaitGroup 的计数器。通常在启动新的协程之前调用，以表明有多少个协程需要被等待。delta 参数表示要增加的值，可以是正数也可以是负数（但通常只使用正数来增加，使用 Done() 或 -= 来减少）。

  • Done(): 这是 WaitGroup 的一个简化方法，等价于 wg.Add(-1)。它用于在协程结束时调用，表示该协程已完成工作，并减少 WaitGroup 的计数器。由于减少计数器是一个常见的操作，且通常与协程的结束绑定，因此 defer wg.Done() 是一种常见模式，以确保即使协程提前退出也能正确更新计数器。

  • Wait(): 此方法会阻塞调用它的协程，直到 WaitGroup 的计数器变为零。这意味着所有通过 Add 方法增加的协程都已通过调用 Done 方法来减少计数器至零。

实战应用：使用 sync.WaitGroup 等待多个协程

假设我们有一个任务，需要并行处理一系列数据项，并在所有处理完成后进行汇总或进一步的操作。这里，我们可以利用 sync.WaitGroup 来实现这一需求。

示例场景

假设我们有一个整数切片，我们希望并行地计算这个切片中每个数的平方，并在所有计算完成后输出它们的总和。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

// calculateSquare 计算一个整数的平方
func calculateSquare(n int, wg *sync.WaitGroup, resultChan chan<- int) {
    defer wg.Done() // 协程结束时减少计数器
    square := n * n
    resultChan <- square // 将结果发送到通道
}

func main() {
    numbers := []int{2, 3, 4, 5, 6}
    var wg sync.WaitGroup
    resultChan := make(chan int, len(numbers)) // 缓冲通道，避免阻塞

    // 启动协程，并行计算每个数的平方
    for _, n := range numbers {
        wg.Add(1) // 为每个新协程增加计数器
        go calculateSquare(n, &wg, resultChan)
    }

    // 等待所有协程完成
    wg.Wait()
    close(resultChan) // 所有协程完成后关闭通道

    // 计算总和
    sum := 0
    for result := range resultChan {
        sum += result
    }

    fmt.Printf("The sum of squares is: %d\n", sum)

    // 在此处的“码小课”提醒：
    // 当处理复杂并发逻辑时，确保正确管理所有资源，
    // 如通道、锁和 `WaitGroup`，以避免资源泄露或死锁。
    // 访问码小课网站，获取更多并发编程和Go语言最佳实践的深入讲解。
}

分析

在上述示例中，我们为每个需要计算平方的整数启动了一个协程。我们使用 sync.WaitGroup 来跟踪所有启动的协程，确保在继续执行（如计算总和）之前，所有协程都已完成。

  • 我们首先为 sync.WaitGroup 变量 wg 初始化，并在每个协程启动时调用 wg.Add(1) 来增加计数器。
  • 每个协程在结束时通过 defer wg.Done()（即 defer wg.Add(-1)）来减少计数器。
  • 在主协程中，我们通过调用 wg.Wait() 来阻塞，直到所有协程都通过调用 Done() 方法将计数器减少到零。
  • 同时，我们使用一个带缓冲的通道 resultChan 来收集每个协程的计算结果。在 wg.Wait() 调用之后，我们遍历通道中的所有结果以计算总和。

注意事项

  • 确保在 WaitGroup 的 Wait() 方法调用之后关闭所有相关的通道，以避免在读取已关闭通道时遇到运行时错误。
  • 使用 defer wg.Done() 是一种好习惯，它可以帮助确保即使在协程中出现错误或提前退出时，也能正确减少 WaitGroup 的计数器。
  • 在实际开发中，根据具体情况选择合适的并发模式和数据传输机制（如通道、共享内存等），以优化性能和资源使用。

结语

sync.WaitGroup 是Go语言中并发编程的强大工具，它提供了一种简单而有效的方式来等待一组协程的完成。通过合理使用 Add、Done 和 Wait 方法，我们可以构建出既高效又易于维护的并发程序。希望这个示例和解释能够帮助你更好地理解 sync.WaitGroup 的使用，并在你的Go语言项目中发挥其潜力。不要忘记，深入学习和实践是提升并发编程技能的关键，访问码小课网站，获取更多关于Go语言并发编程的实用技巧和最佳实践。

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