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Go语言中goroutine同步的正确实践:从通道到WaitGroup

聖光之護

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发布时间:2026-01-13 11:02:14

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来源于php中文网

原创

Go语言中goroutine同步的正确实践:从通道到WaitGroup

本文详解go并发编程中goroutine同步的核心机制,对比通道(channel)与sync.waitgroup两种主流方案,指出无同步导致竞态的原理,并提供可落地的生产级示例代码。

在Go语言中,“线程同步”实际对应的是goroutine间的协调与等待机制——因为Go运行时调度的是轻量级goroutine而非操作系统线程,真正的同步目标是确保多个goroutine对共享状态(如通道中的值)的操作按预期顺序完成,避免主函数过早退出或数据竞争。

你提供的第一个示例使用done chan bool实现同步,逻辑上是可行的,但存在一个关键缺陷:原代码中Goroutine2被调用时漏传了done参数(已由答案指出会引发编译错误或运行时panic),修正后如下:

func Goroutine1(i_chan chan int, done chan bool) {
    for x := 0; x < 1000000; x++ {
        i := <-i_chan
        i++
        i_chan <- i
    }
    done <- true // 通知完成
}

func Goroutine2(i_chan chan int, done chan bool) {
    for x := 0; x < 1000000; x++ {
        i := <-i_chan
        i--
        i_chan <- i
    }
    done <- true // 通知完成
}

func main() {
    i_chan := make(chan int, 1)
    done := make(chan bool, 2) // 缓冲容量为2,避免阻塞
    i_chan <- 0

    go Goroutine1(i_chan, done)
    go Goroutine2(i_chan, done)

    <-done // 等待Goroutine1结束
    <-done // 等待Goroutine2结束
    fmt.Printf("This is the value of i: %d\n", <-i_chan) // 输出应为0
}

该方案利用带缓冲的done通道接收完成信号,主goroutine通过两次接收阻塞等待,从而保证两个工作goroutine执行完毕后再读取最终结果。但此方式存在明显局限:耦合度高、扩展性差(每新增goroutine需手动增减接收语句)、无法传递错误信息

而第二个“无同步”版本依赖time.Sleep,本质是竞态(race condition)的伪修复

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func main() {
    i_chan := make(chan int, 1)
    i_chan <- 0
    go Goroutine1(i_chan)
    go Goroutine2(i_chan)
    time.Sleep(100 * time.Millisecond) // ❌ 不可靠!
    fmt.Printf("This is the value of i: %d\n", <-i_chan)
}

Sleep无法保证goroutine真正执行完成——它仅暂停主goroutine一段固定时间,而实际执行耗时受CPU负载、调度延迟、GC暂停等多因素影响。即使在本地测试中1秒“刚好够用”,在CI环境或高负载服务器上仍可能失败。更重要的是,Sleep完全违背了Go“通过通信共享内存”的设计哲学,属于反模式。

推荐方案:使用 sync.WaitGroup
这是Go标准库提供的专用于等待一组goroutine完成的同步原语,语义清晰、零竞态风险、易于扩展:

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "runtime"
)

func Goroutine1(i_chan chan int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done() // 标记当前goroutine完成
    for x := 0; x < 1000000; x++ {
        i := <-i_chan
        i++
        i_chan <- i
    }
}

func Goroutine2(i_chan chan int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    for x := 0; x < 1000000; x++ {
        i := <-i_chan
        i--
        i_chan <- i
    }
}

func main() {
    i_chan := make(chan int, 1)
    i_chan <- 0

    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(2) // 预期启动2个goroutine

    go Goroutine1(i_chan, &wg)
    go Goroutine2(i_chan, &wg)

    wg.Wait() // 阻塞直到所有Add的goroutine调用Done()
    fmt.Printf("This is the value of i: %d\n", <-i_chan)
}

WaitGroup的核心方法:

  • Add(n):增加待等待的goroutine计数;
  • Done():递减计数(通常用defer确保执行);
  • Wait():阻塞直到计数归零。

⚠️ 注意事项:

  • WaitGroup不能拷贝传递,必须传指针;
  • Add()应在goroutine启动前调用,避免竞态;
  • Done()必须与Add()配对,否则Wait()永不返回或panic;
  • 对于更复杂的协调需求(如条件等待、超时控制),可结合sync.Cond或context.WithTimeout。

总结:Go中goroutine同步不是“锁住线程”,而是精确表达协作意图。优先选用sync.WaitGroup处理“等待完成”场景;用channel传递数据与控制流;避免Sleep等不精确手段。正确的同步设计,是写出健壮、可维护并发程序的第一步。

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