sync.WaitGroup

本课属于 Coddy GO 学习旅程的“面向对象编程”单元。第 64 课，共 107 课。

在 Goroutines Basics 这节课中，我们使用 time.Sleep 等待 goroutine 完成，这种方法并不可靠。sync.WaitGroup 提供了一种恰当的方式，用于等待一组 goroutine 完成工作。

WaitGroup 的作用类似计数器。启动 goroutine 前将计数加 1，goroutine 结束时将计数减 1，并阻塞等待计数归零：

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    
    for i := 1; i <= 3; i++ {
        wg.Add(1)  // 计数器加 1
        go func(id int) {
            defer wg.Done()  // 完成后计数器减 1
            fmt.Printf("Worker %d finished\n", id)
        }(i)
    }
    
    wg.Wait()  // 阻塞，直到计数器为 0
    fmt.Println("All workers complete")
}

三个关键方法是：使用 Add(n) 将计数器增加 n，使用 Done() 将计数器减一（等同于 Add(-1)），以及使用 Wait() 阻塞，直到计数器变为零。使用 defer wg.Done() 可确保即使 goroutine 发生 panic，计数器也会递减。

一个常见错误是在 goroutine 内部调用 Add，而不是在启动它之前调用。这会造成竞态条件，导致 Wait 可能在所有 goroutine 都注册之前就返回：

// 错误：存在竞态条件
go func() {
    wg.Add(1)  // 可能在 Wait() 之后运行
    defer wg.Done()
}()

// 正确：启动前调用 Add
wg.Add(1)
go func() {
    defer wg.Done()
}()

WaitGroups 通常嵌入结构体中，用于协调并发操作，因此它们对于在 Go 中构建线程安全类型至关重要。

挑战

简单

我们来构建一个下载管理器，使用 sync.WaitGroup 协调多个并发文件下载。管理器会跟踪所有下载何时完成，而不依赖任意设置的休眠计时器。

你需要将代码分成两个文件：

downloader.go：定义下载协调逻辑。
创建一个 Download 结构体，包含 ID（int）、Filename（string）和 Size（int，表示 KB）字段。

为 Download 实现方法 Process(wg *sync.WaitGroup)，通过根据文件大小休眠一段时间来模拟下载（使用 Size * 10 毫秒）。下载完成时，打印：Downloaded: [Filename] ([Size]KB)。使用 defer wg.Done() 确保 WaitGroup 计数器正确递减。

创建函数 StartDownloads(downloads []Download) int，使用 goroutine 并发启动所有下载，并等待它们全部完成。记得在启动每个 goroutine 之前调用 wg.Add(1)，不要在 goroutine 内调用。返回所有下载的总大小。
main.go：读取下载信息并协调并发下载。
读取下载数量，然后逐个读取每个下载的 ID、文件名和大小。创建下载项，并将它们传给 StartDownloads。所有下载完成后，打印：All downloads complete: [total]KB total

输入如下：

第 1 行：下载数量（整数）
后续各行：每个下载占三行，依次为 ID（整数）、文件名（字符串）和大小（单位为 KB 的整数）

例如，给定：

3
1
report.pdf
20
2
image.png
5
3
data.csv
10

输出应显示各项下载完成的情况（文件越小，休眠时间越短，因此完成得越早），然后显示汇总：

Downloaded: image.png (5KB)
Downloaded: data.csv (10KB)
Downloaded: report.pdf (20KB)
All downloads complete: 35KB total

与使用 time.Sleep 相比，关键区别在于 wg.Wait() 会阻塞，直到所有 goroutine 都通过 Done() 发出完成信号。无论每次下载需要多长时间，这都能让你实现精确同步。

亲手试试

package main

import (
	"fmt"
)

func main() {
	// 读取下载数量
	var n int
	fmt.Scanln(&n)

	// 读取下载信息
	downloads := make([]Download, n)
	for i := 0; i < n; i++ {
		var id int
		var filename string
		var size int
		fmt.Scanln(&id)
		fmt.Scanln(&filename)
		fmt.Scanln(&size)
		
		downloads[i] = Download{
			ID:       id,
			Filename: filename,
			Size:     size,
		}
	}

	// TODO：用 downloads 切片调用 StartDownloads
	// TODO：输出汇总信息："All downloads complete: [total]KB total"
}

自我测试

这节课包含一个小测验。开始学习即可作答，并记录你的进度。

面向对象编程中的所有课

自己练习： Go 在线编译器