本文探讨go语言中goroutine未完全执行的常见问题。当主函数main返回时，go程序会立即终止，而不会等待其他非主goroutine完成。文章通过示例代码演示此现象，并解析其背后的go语言运行时机制，最后提供确保goroutine正常完成的解决方案，以避免并发操作中断。
Go语言以其内置的并发原语——Goroutine和Channel——而闻名，它们使得编写并发程序变得简单高效。Goroutine是一种轻量级的线程，由Go运行时管理。然而，初学者在使用Goroutine时，常会遇到一个看似“奇怪”的现象：一些启动的Goroutine似乎没有完全执行完毕，程序就提前退出了。这并非Go语言的缺陷，而是其程序退出机制的一个重要特性。
示例：Goroutine未完成执行
让我们从一个经典的例子开始，它展示了Goroutine可能无法完全执行的情况。
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func say(s string) {
for i := 0; i < 5; i++ {
time.Sleep(100 * time.Millisecond)
fmt.Println(s)
}
}
func main() {
go say("world") // 启动一个Goroutine
say("hello") // 在主Goroutine中执行
}运行上述代码，你可能会观察到以下输出：
hello world hello world hello world hello world hello
令人疑惑的是，world只打印了4次，而不是预期的5次。而hello则完整地打印了5次。这究竟是为什么呢？
问题根源：Go程序的退出机制
这个现象的根源在于Go程序的退出机制。根据Go语言规范（Program execution），程序执行始于初始化main包，然后调用main函数。当main函数返回时，程序立即退出。它不会等待其他（非主）Goroutine完成。
在我们的示例中，main函数启动了一个新的Goroutine来执行say("world")，然后它自己（主Goroutine）开始执行say("hello")。由于say("hello")的执行速度可能比say("world")稍微快一些（或者说，main函数在say("world") Goroutine完成其所有循环之前就执行完毕），一旦say("hello")完成，main函数就返回了。此时，Go运行时会毫不犹豫地终止整个程序，包括那个尚未完成的say("world") Goroutine。
解决方案：确保Goroutine完成执行
要确保所有启动的Goroutine都有机会完成其任务，我们需要在main函数返回之前，明确地等待它们。以下是几种常用的方法：
1. 简单演示：使用time.Sleep（不推荐用于生产环境）
为了快速验证上述理论，我们可以在main函数结束前添加一个短暂的暂停，给say("world") Goroutine一些时间来完成。
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func say(s string) {
for i := 0; i < 5; i++ {
time.Sleep(100 * time.Millisecond)
fmt.Println(s)
}
}
func main() {
go say("world")
say("hello")
time.Sleep(1 * time.Second) // 等待1秒，确保goroutine有足够时间完成
}现在运行代码，你会发现world被完整地打印了5次。这种方法虽然能解决问题，但它依赖于一个不确定的等待时间，如果Goroutine的执行时间超过这个预设值，问题依然会发生。因此，它不适用于生产环境。
2. 最佳实践：使用sync.WaitGroup
在实际的并发编程中，sync.WaitGroup是管理Goroutine生命周期的标准工具。它允许你等待一组Goroutine完成。
WaitGroup有三个主要方法：
- Add(delta int)：增加内部计数器。通常在启动Goroutine前调用，表示有多少个Goroutine需要等待。
- Done()：减少内部计数器。通常在Goroutine完成其任务时调用。
- Wait()：阻塞当前Goroutine，直到内部计数器归零。
下面是使用sync.WaitGroup改进后的示例：
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
func say(s string, wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done() // Goroutine完成时调用Done()
for i := 0; i < 5; i++ {
time.Sleep(100 * time.Millisecond)
fmt.Println(s)
}
}
func main() {
var wg sync.WaitGroup // 声明一个WaitGroup
wg.Add(1) // 增加计数器，表示有一个Goroutine需要等待
go say("world", &wg) // 启动Goroutine，并传入WaitGroup的指针
say("hello", nil) // 主Goroutine执行，无需等待
wg.Wait() // 阻塞主Goroutine，直到计数器归零
fmt.Println("所有Goroutine都已完成。")
}在这个版本中：
- 我们创建了一个sync.WaitGroup实例。
- 在启动say("world") Goroutine之前，调用wg.Add(1)，告知WaitGroup有一个Goroutine需要等待。
- 在say函数内部，使用defer wg.Done()确保无论say函数如何退出（正常完成或发生panic），WaitGroup的计数器都会被递减。
- 在main函数末尾，调用wg.Wait()。这会使主Goroutine阻塞，直到say("world") Goroutine调用wg.Done()，将计数器减为0。此时，main函数才会继续执行并最终返回。
运行此代码，你将看到world和hello都完整地打印了5次，并且最后会打印“所有Goroutine都已完成。”，这证明了WaitGroup成功地协调了Goroutine的执行。
总结
理解Go语言中main函数与Goroutine生命周期的关系是编写健壮并发程序的关键。当main函数返回时，Go程序会立即退出，而不会等待其他非主Goroutine。为了确保并发任务能够完整执行，我们必须使用同步机制，如sync.WaitGroup，来协调主Goroutine和其他Goroutine的生命周期。避免仅仅依靠time.Sleep进行粗略的等待，因为它可能导致不确定性或不必要的延迟。通过正确使用sync.WaitGroup，可以有效地管理并发任务，确保程序按预期行为运行。
