数据结构
源码包中 src/sync/waitgroup.go:WaitGroup 定义了其数据结构:
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type WaitGroup struct {
state1 [3]uint32
}
state1 是个长度为 3 的数组,其中包含了 state 和一个信号量,而 state 实际上是两个计数器:
- counter: 当前还未执行结束的goroutine计数器
- waiter count: 等待goroutine-group结束的goroutine数量,即有多少个等候者
- semaphore: 信号量
考虑到字节是否对齐,三者出现的位置不同,为简单起见,依照字节已对齐情况下,三者在内存中的位置如下所示:
Add(delta int)
Add() 做了两件事,一是把 delta 值累加到 counter 中,因为 delta 可以为负值,也就是说 counter 有可能变成0或 负值,所以第二件事就是当counter 值变为 0 时,跟据 waiter 数值释放等量的信号量,把等待的 goroutine 全部唤醒,如果 counter 变为负值,则 panic。
Add() 伪代码如下:
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func (wg *WaitGroup) Add(delta int) {
statep, semap := wg.state() // 获取 state 和 semaphore 地址指针
state := atomic.AddUint64(statep, uint64(delta)<<32) //把 delta 左移 32 位累加到 state,即累加到 counter 中
v := int32(state >> 32) //获取counter值
w := uint32(state) //获取waiter值
if v < 0 { //经过累加后counter值变为负值,panic
panic("sync: negative WaitGroup counter")
}
// 经过累加后,此时,counter >= 0
// 如果 counter 为正,说明不需要释放信号量,直接退出
// 如果 waiter 为零,说明没有等待者,也不需要释放信号量,直接退出
if v > 0 || w == 0 {
return
}
// 此时,counter 一定等于 0,而 waiter 一定大于 0(内部维护 waiter,不会出现小于 0 的情况),
// 先把 counter 置为 0,再释放 waiter 个数的信号量
*statep = 0
for ; w != 0; w-- {
runtime_Semrelease(semap, false) //释放信号量,执行一次释放一个,唤醒一个等待者
}
}
Wait()
Wait() 方法也做了两件事,一是累加 waiter, 二是阻塞等待信号量
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func (wg *WaitGroup) Wait() {
statep, semap := wg.state() //获取state和semaphore地址指针
for {
state := atomic.LoadUint64(statep) //获取state值
v := int32(state >> 32) // 获取counter值
w := uint32(state) //获取waiter值
if v == 0 { //如果counter值为0,说明所有goroutine都退出了,不需要待待,直接返回
return
}
// 使用CAS(比较交换算法)累加waiter,累加可能会失败,失败后通过for loop下次重试
if atomic.CompareAndSwapUint64(statep, state, state+1) {
runtime_Semacquire(semap) //累加成功后,等待信号量唤醒自己
return
}
}
}
这里用到了 CAS 算法保证有多个 goroutine 同时执行 Wait() 时也能正确累加 waiter。
Done()
Done()只做一件事,即把counter减1,我们知道Add()可以接受负值,所以Done实际上只是调用了Add(-1)。
源码如下:
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func (wg *WaitGroup) Done() {
wg.Add(-1)
}
Done()的执行逻辑就转到了Add(),实际上也正是最后一个完成的goroutine把等待者唤醒的。
编程Tips
- Add()操作必须早于Wait(), 否则会panic
- Add()设置的值必须与实际等待的goroutine个数一致,否则会panic