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Golang WaitGroup源码分析

holdtom
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针对Golang 1.9的sync.WaitGroup进行分析,与Golang 1.10基本一样除了将panic改为了throw之外其他的都一样。

源代码位置:sync\waitgroup.go。

结构体

type WaitGroup struct {

    noCopy noCopy  // noCopy可以嵌入到结构中,在第一次使用后不可复制,使用go vet作为检测使用

    // 位值:高32位是计数器,低32位是goroution等待计数。

    // 64位的原子操作需要64位的对齐,但是32位。编译器不能确保它,所以分配了12个byte对齐的8个byte作为状态。

    state1 [12]byte // byte=uint8范围:0~255,只取前8个元素。转为2进制:0000 0000,0000 0000... ...0000 0000

    sema   uint32   // 信号量,用于唤醒goroution

}

不知道大家是否和我一样,不论是使用Java的CountDownLatch还是Golang的WaitGroup,都会疑问,可以装下多个线程|协程等待呢?看了源码后可以回答了,可以装下

1111 1111 1111 ... 1111

\________32___________/

2^32个辣么多!所以不需要担心单机情况下会被撑爆了。

函数

以下代码已经去掉了与核心代码无关的race代码。

Add

添加或者减少等待goroutine的数量。

参数delta可能是负的,加到WaitGroup计数器,可能出现如下结果

如果计数器变为零,所有被阻塞的goroutines都会被释放。

如果计数器变成负数,就增加恐慌。

func (wg *WaitGroup) Add(delta int) {

    // 获取到wg.state1数组中元素组成的二进制对应的十进制的值

    statep := wg.state()

    // 高32位是计数器

    state := atomic.AddUint64(statep, uint64(delta)<<32)

    // 获取计数器

    v := int32(state >> 32)

    w := uint32(state)

    // 计数器为负数,报panic

    if v < 0 {

        panic("sync: negative WaitGroup counter")

    }

    // 添加与等待并发调用,报panic

    if w != 0 && delta > 0 && v == int32(delta) {

        panic("sync: WaitGroup misuse: Add called concurrently with Wait")

    }

    // 计数器添加成功

    if v > 0 || w == 0 {

        return

    }

    // 当等待计数器> 0时,而goroutine设置为0。

    // 此时不可能有同时发生的状态突变:

    // - 增加不能与等待同时发生,

    // - 如果计数器counter == 0,不再增加等待计数器

    if *statep != state {

        panic("sync: WaitGroup misuse: Add called concurrently with Wait")

    }

    // Reset waiters count to 0.

    *statep = 0

    for ; w != 0; w-- {

        // 目的是作为一个简单的wakeup原语,以供同步使用。true为唤醒排在等待队列的第一个goroutine

        runtime_Semrelease(&wg.sema, false)

    }

}

// unsafe.Pointer其实就是类似C的void *,在golang中是用于各种指针相互转换的桥梁。

// uintptr是golang的内置类型,是能存储指针的整型,uintptr的底层类型是int,它和unsafe.Pointer可相互转换。

// uintptr和unsafe.Pointer的区别就是:unsafe.Pointer只是单纯的通用指针类型,用于转换不同类型指针,它不可以参与指针运算;

// 而uintptr是用于指针运算的,GC 不把 uintptr 当指针,也就是说 uintptr 无法持有对象,uintptr类型的目标会被回收。

// state()函数可以获取到wg.state1数组中元素组成的二进制对应的十进制的值

func (wg *WaitGroup) state() *uint64 {

    if uintptr(unsafe.Pointer(&wg.state1))%8 == 0 {

        return (*uint64)(unsafe.Pointer(&wg.state1))

    } else {

        return (*uint64)(unsafe.Pointer(&wg.state1[4]))

    }

}

Done

相当于Add(-1)。

func (wg *WaitGroup) Done() {

    // 计数器减一

    wg.Add(-1)

}

Wait

执行阻塞,直到所有的WaitGroup数量变成0。

func (wg *WaitGroup) Wait() {

    // 获取到wg.state1数组中元素组成的二进制对应的十进制的值

    statep := wg.state()

    // cas算法

    for {

        state := atomic.LoadUint64(statep)

        // 高32位是计数器

        v := int32(state >> 32)

        w := uint32(state)

        // 计数器为0,结束等待

        if v == 0 {

            // Counter is 0, no need to wait.

            return

        }

        // 增加等待goroution计数,对低32位加1,不需要移位

        if atomic.CompareAndSwapUint64(statep, state, state+1) {

            // 目的是作为一个简单的sleep原语,以供同步使用

            runtime_Semacquire(&wg.sema)

            if *statep != 0 {

                panic("sync: WaitGroup is reused before previous Wait has returned")

            }

            return

        }

    }

}

使用注意事项

WaitGroup不能保证多个 goroutine 执行次序

WaitGroup无法指定固定的goroutine数目

©著作权归作者所有:来自51CTO博客作者梦朝思夕的原创作品,如需转载,请注明出处,否则将追究法律责任


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