Context:
来自官方文档
Context包定义了上下文类型,该类型在API边界之间以及进程之间传递截止日期,取消信号和其他请求范围的值
对服务器的传入请求应创建一个Context,而对服务器的传出调用应接受一个Context。
它们之间的函数调用链必须传播Context,可以选择将其替换为使用WithCancel,WithDeadline,WithTimeout或WithValue创建的派生Context。取消上下文后,从该上下文派生的所有上下文也会被取消。
WithCancel,WithDeadline和WithTimeout函数采用Context(父级)并返回派生的Context(子级)和CancelFunc。调用CancelFunc会取消该子代及其子代,删除父代对该子代的引用,并停止所有关联的计时器。未能调用CancelFunc会使子代及其子代泄漏,直到父代被取消或计时器触发。审核工具检查所有控制流路径上是否都使用了CancelFuncs。
使用上下文的程序应遵循以下规则,以使各个包之间的接口保持一致,并使静态分析工具可以检查上下文传播:
不要将上下文存储在结构类型中;而是将上下文明确传递给需要它的每个函数。Context应该是第一个参数,通常命名为ctx:
func DoSomething(ctx context.Context, arg Arg) error { // ... use ctx ... }
即使函数允许,也不要传递nil Context。如果不确定使用哪个上下文,请传递context.TODO
仅将上下文值用于传递过程和API的请求范围数据,而不用于将可选参数传递给函数。
可以将相同的上下文传递给在不同goroutine中运行的函数。上下文可以安全地被多个goroutine同时使用
巴拉巴拉,说了一大堆,反正我一句没懂,当然我知道context是干嘛的,(尬~,不小心暴露了,学渣的本质),说说我的理解以及使用建议
- 对服务器的传入请求应创建一个Context,而对服务器的传出响应也应接受一个Context。
- 函数调用链必须传播Context,也可以选择将其替换为使用WithCancel,WithDeadline,WithTimeout或WithValue创建的派生Context(也就是子类context)。取消上下文后,从该上下文派生的所有上下文也会被取消
- Context 不要放在结构体中,要以参数的方式传递。
- Context 作为函数的参数时,要放在第一位,也就是第一个参数。
- 要使用 context.Background 函数生成根节点的 Context,也就是最顶层的 Context。
- Context 传值要传递必须的值,而且要尽可能地少,不要什么都传。
- Context 多协程安全,可以在多个协程中放心使用。
go Context定义
Context 是Go 1.7 标准库引入 的标准库,中文译作“上下文”,准确说它是 goroutine 的上下文,包含 goroutine 的运行状态、环境、现场等信息。
使用context,我们可以轻松优雅的做到取消goroutine
,超时时间
,运行截止时间
,k-v
存储等。它是并发安全的
随着 context 包的引入,标准库中很多接口因此加上了 context 参数,例如 database/sql 包。context 几乎成为了并发控制和超时控制的标准做法。
context.Context 类型的值可以协调多个 groutine 中的代码执行“取消”操作,并且可以存储键值对。最重要的是它是并发安全的。
与它协作的 API 都可以由外部控制执行“取消”操作,例如:取消一个 HTTP 请求的执行。
止于这些么?当然 不止,还有更多的骚操作,接下来让我们一起拿下它吧。
引入
为什么需要使用context,理由一
一个协程启动后,大部分情况需要等待里面的代码执行完毕,然后协程会自行退出。
但需要让协程提前退出怎么办呢?
下面我们以一个小的示例,来逐渐了解context的妙用之一吧
package main import ( "fmt" "sync" "time" ) func monitor(name string) { //开启for select循环,j进行后台监控 for { select { default: fmt.Printf("Time: %v 监控者:%s, 正在监控...\n", time.Now().Unix(), name) } // sleep 1 second time.Sleep(time.Second * 5) fmt.Printf("%s 监控完成,一切正常,请指示 over...\n", name) } } func main() { var wg sync.WaitGroup // Define waiting group wg.Add(1) go func() { // Execution complete defer wg.Done() monitor("天眼") }() //Exit after waiting wg.Wait() }
我们在这里实现了一个基本的groutine执行的case
我们定义了等待组
wait group
,防止协程提前退出。关于wait group
可参考上一篇文章,golang并发控制的心应手。
他会周期性的运行,不断打印监控信息,例如
那么我们完成上述的那个需求提前退出
,那么该怎么办呢?其中一个方法就是定义一个全局的sign,其他地方可以通过修改这个sign发出停止监控的指令。然后在协程中先检查这个变量,如果发现被通知关闭就停止监控,退出当前协程。从而实现可控制提前退出。示例代码如下
package main import ( "fmt" "sync" "time" ) func monitor1(signCh chan bool, MonitoringPeriod time.Duration, name string, ) { //开启for select循环,一直后台监控 for { select { case <-signCh: fmt.Println(name, "停止指令已收到,停止...") return default: fmt.Printf("Time: %v [监控者]:%s, 正在监控...\n", time.Now().Unix(), name) } time.Sleep(MonitoringPeriod * time.Second) } } func main() { var wg sync.WaitGroup signCh := make(chan bool) //sign 用来停止监控 const MonitoringTime, MonitoringPeriod = 20, 2 wg.Add(1) go func() { defer wg.Done() monitor1(signCh, MonitoringPeriod, "天眼") }() time.Sleep(MonitoringTime * time.Second) //实施监控时间 signCh <- true //发停止指令 wg.Wait() }
这样我们就实现了,可控制话的groutine退出,但如果在新增几个定期的任务功能,那该如何是好?
管他的,我们先把这个弄懂了先。老夫先干为敬。首先我们先看程序运行图,如下
这个示例是使用 select+channel 的方式改造,实现了通过 channel 发送指令让监控狗停止,进而达到协程退出的目的。
首先我们定义了sync.WaitGroup,防止gorontine提前退出。signCh,他是一个bool值类型channel,用于发送sign后续的退出。
MonitoringTime,MonitoringPeriod,监控时间与监控周期。second。
然后创建goroutine执行select+channel。
Go Context 初试体验
为 函数增加 signCh 参数,用于接收停止指令;
在 main 函数中,声明用于停止的 signCh,传递给 monitor1 函数,然后通过 signCh<-true 发送停止指令让协程退出。
通过 select+channel 让协程退出的方式比较优雅,以下几个问题也随之凸显
但如果我们希望做到同时取消很多个协程呢?
如果是定时取消协程又该怎么办?
这时候 select+channel 的局限性就凸现出来了,即使定义了多个 channel 解决问题,当然这个方式是可行的,但代码逻辑也会非常复杂、难以维护。
要解决这种复杂的协程问题,必须有一种可以跟踪协程的方案,只有跟踪到每个协程,才能更好地控制它们,这种方案就是 Go 语言标准库为我们提供的 Context,接下来我们体验一下它的强大之处吧。
package main import ( "context" "fmt" "sync" "time" ) func main() { var wg sync.WaitGroup const MonitoringTime, MonitoringPeriod = 20, 2 wg.Add(1) // 定义一个等待的 `context` ctx, stop := context.WithCancel(context.Background()) go func() { defer wg.Done() monitor2(ctx, MonitoringPeriod, "天眼") }() time.Sleep(MonitoringTime * time.Second) //先监控5秒 stop() //发停止指令 wg.Wait() } func monitor2(ctx context.Context, MonitoringPeriod time.Duration, name string, ) { //开启for select循环,一直后台监控 for { select { case <-ctx.Done(): fmt.Println(name, "停止指令已收到,停止...") return default: fmt.Printf("Time: %v [监控者]:%s, 正在监控...\n", time.Now().Unix(), name) } time.Sleep(MonitoringPeriod * time.Second) } }
是不是很优雅呢?确实如此,那么为什么也可以达到上面使用channel
,的效果呢。那么我们去看一下它的具体实现部分呢,
`WithCancel`
以下是WithCancel:具体实现部分代码
WithCancel:返回具有新的“完成”通道的父级副本。当调用返回的cancel函数或关闭父上下文的Done通道时(以先发生的为准),将关闭返回的上下文的Done通道。取消此上下文将释放与其关联的资源,因此在此上下文中运行的操作完成后,代码应立即调用cancel。
func WithCancel(parent Context) (ctx Context, cancel CancelFunc) { if parent == nil { panic("cannot create context from nil parent") } c := newCancelCtx(parent) propagateCancel(parent, &c) return &c, func() { c.cancel(true, Canceled) } }
除了WithCancel,之外还有WithDeadline
,WithTimeout
,WithValue
,首先我们来继续看看WithDeadline
具体实现,以及使用技巧吧
`WithTimeout`
func WithDeadline(parent Context, d time.Time) (Context, CancelFunc) { if parent == nil { panic("cannot create context from nil parent") } if cur, ok := parent.Deadline(); ok && cur.Before(d) { // The current deadline is already sooner than the new one. return WithCancel(parent) } c := &timerCtx{ cancelCtx: newCancelCtx(parent), deadline: d, } propagateCancel(parent, c) dur := time.Until(d) if dur <= 0 { c.cancel(true, DeadlineExceeded) // deadline has already passed return c, func() { c.cancel(false, Canceled) } } c.mu.Lock() defer c.mu.Unlock() if c.err == nil { c.timer = time.AfterFunc(dur, func() { c.cancel(true, DeadlineExceeded) }) } return c, func() { c.cancel(true, Canceled) } } func WithTimeout(parent Context, timeout time.Duration) (Context, CancelFunc) { return WithDeadline(parent, time.Now().Add(timeout)) }
取消此上下文将释放与之关联的资源,因此在此上下文中运行的操作完成后,代码应立即调用cancel:
来看一下具体如何使用吧,示例如下
package main import ( "context" "fmt" "time" ) func main() { // 创建一个子节点的context,3秒后自动超时 const MonitoringTime, MonitoringPeriod = 20, 2 ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second*10) go func() { monitor4(ctx, MonitoringPeriod, "天眼") fmt.Println("退出时间",time.Now().Unix()) }() time.Sleep(MonitoringTime * time.Second) cancel() } func monitor4(ctx context.Context, MonitoringPeriod time.Duration, name string, ) { //开启for select循环,一直后台监控 for { select { case <-ctx.Done(): fmt.Println(name, "停止指令已收到,停止...") return default: fmt.Printf("Time: %v [监控者]:%s, 正在监控...\n", time.Now().Unix(), name) time.Sleep(MonitoringPeriod * time.Second) } } }
以上会有两种情况发生退出,
一、程序main退出,全局退出
二、我们定义的timeout退出
他们的基本性质与使用我们就简单的过了一遍,下面让我们来个小结。
WithCancel(parent Context):生成一个可取消的 Context。
WithDeadline(parent Context, d time.Time):生成一个可定时取消的 Context,参数 d 为定时取消的具体时间。
WithTimeout(parent Context, timeout time.Duration):生成一个可超时取消的 Context,参数 timeout 用于设置多久后取消
WithValue(parent Context, key, val interface{}):生成一个可携带 key-value 键值对的 Context。
是不是发现,其实也没有那么难呢?当然,它本来就很简单,接下来我们来点更刺激的,同时取消多goroutine,啥也不说了,上~
package main import ( "context" "fmt" "strconv" "sync" "time" ) var wg sync.WaitGroup func main() { const MonitoringTime, MonitoringPeriod = 20, 2 wg.Add(1) ctx, stop := context.WithCancel(context.Background()) for i := 0; i < 3; i++ { go monitor6(ctx, MonitoringPeriod, strconv.Itoa(i)) } time.Sleep(MonitoringTime * time.Second) //先监控5秒 stop() //发停止指令 wg.Wait() } func monitor6(ctx context.Context, MonitoringPeriod time.Duration, name string, ) { defer wg.Done() //开启for select循环,一直后台监控 for { select { case <-ctx.Done(): fmt.Println(name, "停止指令已收到,停止...") return default: fmt.Printf("Time: %v [监控者]:天眼%s, 正在监控...\n", time.Now().Unix(), name) } time.Sleep(MonitoringPeriod * time.Second) } }
Time: 1612948086 [监控者]:天眼0, 正在监控…
Time: 1612948086 [监控者]:天眼1, 正在监控…
Time: 1612948086 [监控者]:天眼2, 正在监控…
… …
Time: 1612948104 [监控者]:天眼2, 正在监控…
Time: 1612948104 [监控者]:天眼0, 正在监控…
Time: 1612948104 [监控者]:天眼1, 正在监控…
2 停止指令已收到,停止…
1 停止指令已收到,停止…
0 停止指令已收到,停止…
你以为这样就完了么,这只是一个小的case,它还可以管理子节点。其管理与树形结构十分的相似。
除此之外还可以传递值,接下来让我们来看看吧
package main import ( "context" "fmt" "sync" "time" ) func main() { var wg sync.WaitGroup ctx, stop := context.WithCancel(context.Background()) ctxVal := context.WithValue(ctx, "user", "payne") wg.Add(1) go func() { defer wg.Done() getValue(ctxVal) }() time.Sleep(3) stop() wg.Wait() } func getValue(ctx context.Context) { for { select { case <-ctx.Done(): fmt.Println("exit") return default: user := ctx.Value("user") fmt.Println("【获取用户】", "用户为:", user) time.Sleep(1 * time.Second) } } }
输出如下
【获取用户】 用户为:payne
exit…
总结:
Context为我们主要定义四种方法
WithDeadline
,WithTimeout
,WithValue
,WithCancel
,从而达到控制goroutine的目的,但却不仅限于我们以上介绍的那样(只介绍了一层,其实可以是多层。形成多对多的关系),它更深层次的使用你可以想象成多叉树的情况。
context,这一篇就暂且完成啦,期待下一篇。并发模式
并发模式,故名思义。他与设计模式一样,即使用goroutine并发的一些总结。
我将与你探讨
Goroutine WorkPool
:让我们随心所欲的控制创建gototine的数量,且复用。
- Pipeline 模式,他像工厂流水线一般,我们将是这将其拆分归并
- 扇出扇入模式,在pipline的基础上对耗时较长的进行处理
- Futures 模式,Pipeline 流水线模式中的工序是相互依赖的,但是在我们的实际需求中,也有大量的任务之间相互独立、没有依赖,所以为了提高性能,这些独立的任务就可以并发执行。