面试题：Go的WaitGroup在复杂并发场景下的资源管理

Question

假设你正在开发一个游戏服务器，有多个玩家连接，每个玩家会有一系列并发任务，比如处理玩家的移动、攻击等操作。在这些并发任务中，有一些共享资源（例如服务器的总积分）需要在所有玩家的相关任务完成后进行更新。请使用Go语言和WaitGroup设计一个合理的并发模型来处理这种情况，并阐述如何避免共享资源的竞争条件，以及WaitGroup在其中是如何协调任务顺序的。

Answer 1

Go语言代码示例

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

// 定义服务器总积分
var totalScore int

func playerTask(playerID int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    // 模拟玩家的移动、攻击等操作
    fmt.Printf("Player %d is performing tasks...\n", playerID)
    // 假设这些操作完成后会对总积分有影响，这里简单模拟增加10分
    // 注意这里需要加锁防止竞争条件
    mutex.Lock()
    totalScore += 10
    mutex.Unlock()
}

var mutex sync.Mutex

func main() {
    numPlayers := 5
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(numPlayers)

    for i := 1; i <= numPlayers; i++ {
        go playerTask(i, &wg)
    }

    wg.Wait()
    fmt.Printf("All player tasks completed. Total score: %d\n", totalScore)
}

避免共享资源竞争条件的方法

1. 使用互斥锁（Mutex）：在对共享资源（如totalScore）进行读写操作时，通过mutex.Lock()和mutex.Unlock()来确保同一时间只有一个协程能够访问共享资源。这样就避免了多个协程同时修改共享资源导致的数据不一致问题。
2. 读写锁（RWMutex）：如果读操作远多于写操作，可以考虑使用读写锁。读操作时允许多个协程同时进行，写操作时则独占资源，从而提高并发性能。

WaitGroup协调任务顺序的原理

1. Add方法：在启动每个玩家的并发任务前，通过wg.Add(numPlayers)将WaitGroup的计数器设置为玩家数量，即需要等待完成的任务数。
2. Done方法：在每个玩家任务函数playerTask中，使用defer wg.Done()，表示该任务已经完成，会将WaitGroup的计数器减1。
3. Wait方法：wg.Wait()会阻塞主线程，直到WaitGroup的计数器变为0，即所有玩家的任务都调用了wg.Done()。这样就确保了在所有玩家的相关任务完成后，才会继续执行后续对共享资源更新的操作（在示例代码中就是打印总积分）。