Golang中WaitGroup陷阱的示例分析

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sync.WaitGroup是并发环境中，一个相当常用的数据结构，用来等待所有协程的结束，在写代码的时候都是按着例子的样子写的，也没用深究过它的使用。前几日想着能不能在协程中执行Add()函数，答案是不能，这里介绍下。

陷阱在WaitGroup的3个函数的调用顺序上。先回顾下3个函数的功能：

Add(delta int)：给计数器增加delta，比如启动1个协程就增加1。
Done()：协程退出前执行，把计数器减1。
Wait()：阻塞等待计数器为0。

考一考

下面的程序是创建了协程father，然后father协程创建了10个子协程，main函数等待所有协程结束后退出，看看下面代码有没有什么问题？

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func father(wg *sync.WaitGroup) {
    wg.Add(1)
    defer wg.Done()

    fmt.Printf("father\n")
    for i := 0; i < 10; i++ {
        go child(wg, i)
    }
}

func child(wg *sync.WaitGroup, id int) {
    wg.Add(1)
    defer wg.Done()

    fmt.Printf("child [%d]\n", id)
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    go father(&wg)

    wg.Wait()
    log.Printf("main: father and all chindren exit")
}

发现问题了吗？如果没有看下面的运行结果：main函数在子协程结束前就开始结束了。

father
main: father and all chindren exit
child [9]
child [0]
child [4]
child [7]
child [8]

陷阱分析

产生以上问题的原因在于，创建协程后在协程内才执行Add()函数，而此时Wait()函数可能已经在执行，甚至Wait()函数在所有Add()执行前就执行了，Wait()执行时立马就满足了WaitGroup的计数器为0，Wait结束，主程序退出，导致所有子协程还没完全退出，main函数就结束了。

正确的做法

Add函数一定要在Wait函数执行前执行，这在Add函数的文档中就提示了: Note that calls with a positive delta that occur when the counter is zero must happen before a Wait.。

如何确保Add函数一定在Wait函数前执行呢？在协程情况下，我们不能预知协程中代码执行的时间是否早于Wait函数的执行时间，但是，我们可以在分配协程前就执行Add函数，然后再执行Wait函数，以此确保。

下面是修改后的程序，以及输出结果。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func father(wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()

    fmt.Printf("father\n")
    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go child(wg, i)
    }
}

func child(wg *sync.WaitGroup, id int) {
    defer wg.Done()
    fmt.Printf("child [%d]\n", id)
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(1)
    go father(&wg)

    wg.Wait()
    fmt.Println("main: father and all chindren exit")
}

father
child [9]
child [7]
child [8]
child [1]
child [4]
child [5]
child [2]
child [6]
child [0]
child [3]
main: father and all chindren exit

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