使用goroutine和channel实现并发数组求和

题目

使用goroutine和channel实现并发数组求和

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐

考点

goroutine基础使用,channel通信,WaitGroup同步

快速回答

使用Go并发计算数组元素之和的核心步骤：

1. 将数组拆分为多个子段
2. 为每个子段启动goroutine进行局部求和
3. 使用channel传递局部结果
4. 用sync.WaitGroup等待所有goroutine完成
5. 主goroutine收集并累加最终结果

原理说明

Go并发模型基于CSP理论，通过goroutine实现轻量级线程，channel用于goroutine间通信。sync.WaitGroup提供简单的同步机制，确保主goroutine等待所有工作完成。

代码示例

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func sumWorker(nums []int, ch chan int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    sum := 0
    for _, num := range nums {
        sum += num
    }
    ch <- sum // 将局部和发送到channel
}

func main() {
    nums := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}
    ch := make(chan int)
    var wg sync.WaitGroup

    // 将数组拆分为2个子段
    wg.Add(2)
    go sumWorker(nums[:len(nums)/2], ch, &wg)
    go sumWorker(nums[len(nums)/2:], ch, &wg)

    // 启动收集结果的goroutine
    go func() {
        wg.Wait()
        close(ch) // 所有worker完成后关闭channel
    }()

    // 主goroutine收集结果
    total := 0
    for partialSum := range ch {
        total += partialSum
    }

    fmt.Println("总和:", total) // 输出: 总和: 55
}

最佳实践

• 任务拆分：根据CPU核心数动态确定goroutine数量
• 资源管理：使用defer wg.Done()确保计数器释放
• 通道安全：由独立goroutine关闭channel，避免向已关闭channel发送数据
• 错误处理：可增加错误通道(error channel)收集异常

常见错误

• 死锁：忘记wg.Add()或未启动收集结果的goroutine
• 竞态条件：多个goroutine同时写共享变量（本例使用channel避免）
• 通道阻塞：未及时接收channel数据导致goroutine阻塞
• 指针误用：传递WaitGroup时未使用指针导致副本问题

扩展知识

• 工作池模式：使用buffered channel创建固定数量的worker
• Context控制：添加超时和取消机制
• 原子操作：sync/atomic包实现无锁累加（但channel方案更符合Go哲学）
• 性能考量：任务拆分粒度影响性能，过小的任务会增加调度开销