本文旨在探讨 go 语言中 并发 执行任务后，如何高效且符合 Go 语言 习惯地等待所有 Goroutine 完成。我们将从常见的并发场景出发，对比通道（channel）和 `sync.WaitGroup` 两种 同步机制，重点阐述 `sync.WaitGroup` 的原理、用法及其在实际应用中的优势，并提供清晰的代码示例，帮助开发者掌握 Go 语言中 Goroutine 的优雅同步方式。
在 Go 语言中，Goroutine 以其轻量级和高效性，成为实现 并发编程 的核心机制。当我们需要对一个数据集合中的每个元素并行执行耗时操作时，通常会为每个元素启动一个独立的 Goroutine。然而，在所有并发任务完成之前，主程序可能需要等待这些 Goroutine 的结果或确保它们都已执行完毕。这就引出了一个关键问题：如何有效地同步这些 Goroutine 的完成状态？
并发任务场景与同步需求
考虑这样一个场景：有一个包含多个元素的 切片，我们需要对切片中的每个元素执行一个耗时操作 performSlow。为了加速处理，我们为每个元素启动一个 Goroutine。
func Huge(lst []foo) {for _, item := range lst { go performSlow(item) // 启动 Goroutine 处理每个 item } // 在这里，主程序如何等待所有 performSlow Goroutine 完成？return someValue(lst) // 假设 someValue 的执行依赖于所有 performSlow 的完成 } type foo struct{} // 示例结构体 func performSlow(item foo) {// 模拟耗时操作 // fmt.Println("Processing item……") } func someValue(lst []foo) {} // 假设的后续操作在上述代码中，someValue(lst)的调用可能需要等待所有 performSlow Goroutine 执行完毕。如果没有适当的 同步机制，主函数会立即返回，而后台的 Goroutine 可能还在运行，导致 someValue 函数在不完整的数据或状态下执行，或者程序提前退出。
立即学习“go 语言免费学习笔记（深入）”；
使用通道（Channel）进行同步
一种直观的同步方式是使用通道。我们可以创建一个无缓冲或带缓冲的通道，让每个 Goroutine 在完成任务后向通道发送一个信号。主程序则通过接收通道中的信号来等待所有 Goroutine 的完成。
func HugeWithChannel(lst []foo) {ch := make(chan bool) // 创建一个通道用于同步 for _, item := range lst {go func(val foo) {// 捕获 item 的值 performSlow(val) ch <- true // 任务完成后发送信号 }(item) } // 等待所有 Goroutine 发送信号 for i := 0; i < len(lst); i++ {<-ch} return someValue(lst) }这种方法确实能够实现同步，但对于仅仅是等待 Goroutine 完成的场景，它可能显得有些“大材小用”或不够优雅。通道的主要目的是进行数据传输和 Goroutine 间的通信，而这里我们只是用它来传递一个简单的“完成”信号。每次发送和接收都需要进行调度和上下文切换，对于大量 Goroutine，这可能会带来不必要的开销。
使用 sync.WaitGroup 进行更高效的同步
Go 语言 标准库 中的 sync.WaitGroup 提供了一种更简洁、高效且符合 Go 语言习惯的 Goroutine 同步方式。它专门设计用于等待一组 Goroutine 完成。
sync.WaitGroup 有三个主要方法：
- Add(delta int): 增加内部计数器的值。通常在启动 Goroutine 之前调用，告知 WaitGroup 有多少个任务需要等待。
- Done(): 减少内部计数器的值。通常在 Goroutine 完成其任务后调用。
- Wait(): 阻塞当前 Goroutine，直到内部计数器归零。
下面是使用 sync.WaitGroup重构 后的示例代码：
import ("sync" // "fmt" // 如果需要打印，可以取消注释） func HugeWithWaitGroup(lst []foo) {var wg sync.WaitGroup // 声明一个 WaitGroup 变量 for _, item := range lst {wg.Add(1) // 每启动一个 Goroutine，计数器加 1 go func(val foo) {// 注意：在 Goroutine 内部捕获 item 的值 defer wg.Done() // 确保 Goroutine 完成时调用 Done()，即使发生 panic performSlow(val) }(item) } wg.Wait() // 阻塞主 Goroutine，直到所有 Goroutine 都调用了 Done() return someValue(lst) } // 示例结构体和函数定义 (与之前相同） type foo struct{} func performSlow(item foo) {// 模拟耗时操作 // fmt.Println("Processing item……") } func someValue(lst []foo) {}代码解析：
- var wg sync.WaitGroup: 声明一个 WaitGroup 实例。
- wg.Add(1): 在每次 循环 中，即在启动每个 Goroutine 之前，将 WaitGroup 的计数器加 1。这表示我们期望有一个新的任务需要等待。
- go func(val foo) {…}(item): 启动一个匿名 Goroutine。这里特别需要注意的是，我们通过参数传递 item，即 func(val foo) {…}(item)，确保每个 Goroutine 操作的是其启动时 item 的副本，避免了 闭包 在循环中引用同一个变量的问题。
- defer wg.Done(): 在 Goroutine 内部，使用 defer 关键字确保 wg.Done()在 performSlow(val)函数执行完毕（无论是正常返回还是发生 panic）后被调用。Done()会将 WaitGroup 的计数器减 1。
- wg.Wait(): 主 Goroutine 调用 Wait()方法。它会一直阻塞，直到 WaitGroup 的内部计数器变为 0，这意味着所有通过 Add(1)增加的任务都已通过 Done()完成。
sync.WaitGroup 的优势与注意事项
优势：
- 简洁性： API 简单明了，Add、Done、Wait 三个方法清晰表达了意图。
- 效率： 相比于通道，WaitGroup 在仅需等待 Goroutine 完成的场景下，开销更小，性能更高。它不涉及数据传输，只管理一个计数器。
- 惯用性： sync.WaitGroup 是 Go 语言中处理此类并发同步问题的标准和推荐方式。
注意事项：
- Add 的调用时机： 务必在启动 Goroutine之前 调用 wg.Add(1)。如果在 Goroutine 内部调用 Add，可能会出现竞态条件，导致 Wait()在所有 Add 操作完成之前就返回。
- Done 的调用时机： 确保每个通过 Add 增加的任务最终都会调用 Done()。推荐使用 defer wg.Done()，以保证即使函数提前返回或发生错误，Done()也能被执行。
- item 的闭包问题： 在循环中启动 Goroutine 时，如果 Goroutine 内部直接引用循环变量（如 item），可能会出现问题，因为所有 Goroutine 最终可能引用到同一个 item 的最后一个值。正确的做法是像示例中那样，将 item 作为参数传递给匿名函数，或者在循环内部重新声明一个 局部变量 来捕获 item 的值。
// 捕获循环变量的正确方式 for _, item := range lst {wg.Add(1) currentItem := item // 每次循环创建一个 item 的副本 go func() { defer wg.Done() performSlow(currentItem) }()}或者更简洁地：
for _, item := range lst {wg.Add(1) go func(val foo) {// 将 item 作为参数传递给匿名函数 defer wg.Done() performSlow(val) }(item) // 立即执行匿名函数，并传入当前 item 的值 } - 错误处理与结果收集： sync.WaitGroup 仅用于等待 Goroutine 完成，不提供错误传递或结果收集的功能。如果需要收集 Goroutine 的返回值或错误信息，仍然需要结合通道来使用。
总结
sync.WaitGroup 是 Go 语言中用于等待一组 Goroutine 完成任务的理想 工具 。它提供了一种简单、高效且符合 Go 语言习惯的同步机制，避免了通道在纯粹等待场景下的不必要开销。通过正确地使用 Add()、Done() 和 Wait()方法，开发者可以轻松地管理并发任务的生命周期，确保主程序在所有后台任务完成后再继续执行，从而构建健壮且高效的 Go 并发应用程序。
