如何在递归函数中设置互斥和sync.waitgroup？

在Go语言中，递归函数中设置互斥（Mutex）和使用sync.WaitGroup来同步多个goroutine是一种常见的需求。以下是如何实现这两种机制的基础概念和相关示例代码。

基础概念

1. 互斥（Mutex）：
   • 互斥锁用于保护共享资源，确保同一时间只有一个goroutine可以访问该资源。
   • sync.Mutex 提供了基本的锁定机制。

• sync.WaitGroup：
  • WaitGroup用于等待一组goroutine完成。
  • 通过调用 Add() 方法增加计数，每个启动的goroutine完成后调用 Done() 减少计数，主goroutine通过 Wait() 阻塞直到计数为零。

示例代码

以下是一个示例，展示了如何在递归函数中使用 sync.Mutex 和 sync.WaitGroup：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var (
    mu      sync.Mutex
    wg      sync.WaitGroup
    counter int
)

func recursiveFunction(n int) {
    defer wg.Done() // 每次递归调用结束时减少WaitGroup计数

    if n <= 0 {
        return
    }

    mu.Lock()         // 加锁保护共享资源
    counter++         // 修改共享资源
    fmt.Println("Counter:", counter)
    mu.Unlock()       // 解锁

    wg.Add(1)         // 增加WaitGroup计数
    go recursiveFunction(n - 1) // 启动新的goroutine进行递归调用
}

func main() {
    wg.Add(1) // 初始调用时增加WaitGroup计数
    go recursiveFunction(5) // 启动初始goroutine

    wg.Wait() // 等待所有goroutine完成
    fmt.Println("All goroutines finished.")
}

解释

1. 互斥锁（Mutex）的使用：
   • mu.Lock() 和 mu.Unlock() 确保对 counter 的访问是线程安全的。
   • 在修改共享资源 counter 前加锁，修改完成后解锁。

• sync.WaitGroup的使用：
  • 在 main 函数中调用 wg.Add(1) 表示有一个任务开始。
  • 在递归函数 recursiveFunction 中，每次启动新的goroutine前调用 wg.Add(1) 增加计数。
  • 每个goroutine完成时调用 wg.Done() 减少计数。
  • main 函数中的 wg.Wait() 阻塞，直到所有goroutine完成。

应用场景

• 并发任务管理：当需要并行处理多个任务，并且需要等待所有任务完成后再继续执行时。
• 资源共享保护：当多个goroutine需要访问和修改同一资源时，使用互斥锁来避免竞态条件。

可能遇到的问题及解决方法

1. 死锁：
   • 如果忘记解锁或在已经解锁的情况下再次尝试解锁，可能会导致死锁。
   • 解决方法：确保每次 Lock() 都有对应的 Unlock()，可以使用 defer 来保证解锁操作一定会被执行。

• WaitGroup计数错误：
  • 如果 Add() 和 Done() 的调用次数不匹配，可能会导致 Wait() 永远阻塞或提前返回。
  • 解决方法：仔细检查每个goroutine的启动和结束逻辑，确保计数准确。

通过上述方法，可以在递归函数中有效地使用互斥锁和WaitGroup来管理并发和同步。