面试题：Go语言sync包中WaitGroup原理与应用

Question

详细解释Go语言sync包中WaitGroup的工作原理。在一个有多个goroutine并发执行任务，并且主线程需要等待所有goroutine完成后再继续执行的场景中，如何正确使用WaitGroup？请编写代码示例展示。如果在使用过程中出现goroutine泄漏，可能是哪些原因导致的？

Answer 1

WaitGroup工作原理

1. 计数器机制：sync.WaitGroup内部维护一个计数器。当需要等待一组goroutine完成时，通过Add方法将计数器增加指定的值，每个要等待的goroutine对应一个计数单位。
2. 阻塞与释放：主线程或其他等待的goroutine通过调用Wait方法进入阻塞状态，直到计数器归零。每个goroutine完成任务后，调用Done方法，该方法会将计数器减1。当计数器减为0时，所有因调用Wait而阻塞的goroutine都会被释放，继续执行后续代码。

正确使用示例

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

func worker(id int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    fmt.Printf("Worker %d started\n", id)
    time.Sleep(time.Second)
    fmt.Printf("Worker %d finished\n", id)
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    numWorkers := 3

    for i := 1; i <= numWorkers; i++ {
        wg.Add(1)
        go worker(i, &wg)
    }

    fmt.Println("Waiting for all workers to finish...")
    wg.Wait()
    fmt.Println("All workers have finished")
}

可能导致goroutine泄漏的原因

1. 忘记调用Done：如果某个goroutine没有调用Done方法，计数器不会归零，导致Wait永远阻塞，其他goroutine也无法继续执行，造成泄漏。
2. Add和goroutine启动顺序问题：如果先启动goroutine，后调用Add，可能在Add之前goroutine就已经完成并调用Done，导致计数器变为负数，程序可能会崩溃。
3. Wait提前返回：如果在所有goroutine完成之前，由于某些逻辑错误，Wait提前返回，可能导致部分goroutine未完成就被遗弃，造成泄漏。