Go語言中Goroutine的等待方式

👨‍💻簡介

昨天講到Goroutine的橋梁aka傳話筒 — Channel，那要怎麼知道對方有收到訊息，我的紙條有送到對方手上呢? 今天就是要來介紹幾種Goroutine的確定完成工作的幾種方式。

Goroutine 的等待方式

在Go語言中，等待Goroutine完成的方式有多種。

sync.WaitGroup

sync.WaitGroup是Go語言中常見的一種等待方式，它允許我們等待一組Goroutine完成。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)
func worker(id int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()                        // 表示Goroutine完成工作，減少WaitGroup計數
    fmt.Printf("Worker %d 正在工作\n", id)
}
func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    for i := 1; i <= 3; i++ {
        wg.Add(1)                         // 增加WaitGroup數量
        go worker(i, &wg)                 // 啟動Goroutine，並將WaitGroup的指針傳遞給它
    }
    wg.Wait()                             // 將主程式阻塞，直到所有Goroutines完成工作。
    fmt.Println("所有工作完成")
}

在上面的範例中，我們先創建了一個sync.WaitGroup的變數wg，並使用for循環去執行我們的goroutine，每次執行前都先將等待goroutine的數量+1，總共等待三個Goroutine完成工作。 接著使用 wg.Wait()將main函數先暫停一下，等所有goroutine都完成工作，wg的計數器為0，在繼續執行程式。 在 worker函數裡，會接收 wg的pointer，並在開頭使用defer wg.Done()在程式執行結束就將等待的goroutine數量-1，來確保goroutine會完成

Channel

Channel是Go語言中用於通信的機制，也可以用於等待Goroutine完成。

package main

import (
    "fmt"
)
func worker(id int, ch chan bool) {
    fmt.Printf("Worker %d 正在工作\n", id)
    ch <- true
}
func main() {
    ch := make(chan bool)
    for i := 1; i <= 3; i++ {
        go worker(i, ch)
    }
    for i := 1; i <= 3; i++ {
        <-ch
    }
    fmt.Println("所有工作完成")
}

Channel的特性就是有方向性，在這段程式碼中，創建了三個Goroutines，每個Goroutine在執行時都印出一條訊息，然後將一個布林值傳送到Channel中，最後等三個Channel都接收到操作完成後，印出 “所有工作完成”。

select

使用select語句可以等待多個Goroutine中的任何一個完成。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)
func worker(id int, ch chan bool) {
    fmt.Printf("Worker %d 正在工作\n", id)
    time.Sleep(time.Second * time.Duration(id))
    ch <- true
}
func main() {
    ch1 := make(chan bool)
    ch2 := make(chan bool)
    go worker(1, ch1)
    go worker(2, ch2)
    select {
    case <-ch1:
        fmt.Println("Worker 1 完成")
    case <-ch2:
        fmt.Println("Worker 2 完成")
    }
    fmt.Println("工作完成")
}

在這個範例中，我們啟動了兩個Goroutines（worker(1, ch1) 和 worker(2, ch2)），它們各自執行一些工作並將布林值寫入Channel。接著，我們使用 select 來等待哪個Channel中的值會先到達，即哪個Goroutine先完成工作。

因select的特性， 只會選擇其中一個 case，如果兩個Goroutines都完成，只會選擇一個來處理，而不會等待所有Goroutines完成。這也使得 select 非常適合用來需要競爭的情況，可以根據需要增加更多的 case 來等待多個Goroutines。

time.Sleep

time.Sleep也是一種簡單的等待方式，但它只是預測多久完成，而且會阻塞整個執行緒，不推。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)
func worker(id int) {
    fmt.Printf("Worker %d 正在工作\n", id)
    time.Sleep(time.Second * time.Duration(id))
    fmt.Printf("Worker %d 完成\n", id)
}
func main() {
    go worker(1)
    go worker(2)
    // 等待一段時間以確保工作完成
    time.Sleep(time.Second * 3)
    fmt.Println("所有工作完成")
}

Goroutine 等待方式的比較

不同的等待方式有各自的使用場景和優缺點。sync.WaitGroup是最常用的方式，因為它簡單且高效。Channel等待方式在需要更多控制時很有用，而select則適用於等待多個Goroutine中的某一個。請根據您的需求選擇最適合的方式。

當你在Go語言中使用Goroutines並需要等待它們完成時，有幾種不同的等待方式可供選擇。以下是這些等待方式的比較：

1. sync.WaitGroup：

優點：

• 簡單易用
• 效率高：等待期間不會浪費CPU資源。
• 可用於任意數量的Goroutines。

限制：

• 需要額外的記憶體：每個等待的Goroutine都需要一個WaitGroup。
• 只能等待固定數量的Goroutines。

2. Channel（Channel）等待：

優點：

• 可以靈活控制等待：你可以在Goroutine完成時向Channel發送信號。
• 可以用於不定數量的Goroutines。
• 可以用於任何需要自定義等待邏輯的情況。

限制：

• 需要額外的程式碼來處理Channel。
• 可能需要額外的同步以確保所有Channel操作正確。

3. select 多Channel選擇：

優點：

• 可以等待多個Goroutines中的任何一個完成。
• 適用於需要競爭的情況。

限制：

• 複雜性：當你有多個Channel時，可能需要更多的程式碼和邏輯。
• 只能等待一個完成，無法等待多個Goroutines全部完成。

4. time.Sleep：

優點：

• 簡單明瞭，容易理解。

限制：

• 不是一種有效的等待方式，因為會阻塞整個函數，浪費CPU資源。
• 無法確保Goroutines何時完成。
• 不推薦在正式環境中使用。

這樣看下來，最常見且推薦的方式就是使用sync.WaitGroup，因為簡單而且高效。但根據不同情況，你可能需要使用其他方式。使用Channel等待和select適用於需要更多控制和競爭的情況，而time.Sleep只應該在測試或學習目的中使用。選擇適合你需求的等待方式，才能確保Goroutines的並發能夠在你的應用中正確運作。

小結

前兩篇介紹了Goroutine、Channel，最後就來介紹一下如何確保你的工作有完成，紙條有成功送到對方手上。了解如何等待它們完成是開發高效併發應用的重要一環。介紹了多種等待Goroutine的方式，每種方式都有他的優勢和限制。可以根據需求，選擇適合的方式來讓你程式碼能夠充分利用Goroutine的優點。

📚Reference

• Go by Example: WaitGroups
• Golang 教學系列 — 何謂 WaitGroup? 等待 Goroutine 的好幫手！ | Kenny’s Blog (kennycoder.io)