Go通关11:并发控制神器之Context

2021-08-18 15:21:02 浏览数 (1)

您诸位好啊,我是无尘,今天接着介绍下并发中的操作--Context。

协程如何退出

一个协程启动后,一般是代码执行完毕,自动退出,但是如果需要提前终止怎么办呢? 一个办法是定义一个全局变量,协程中通过检查这个变量的变化来决定是否退出。这种办法须要加锁来保证并发安全,说到这里,有没有想的什么解决方案? 「select channel」 来实现:

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package main
import (
 "fmt"
 "sync"
 "time"
)
func main() {
 var wg sync.WaitGroup
 stopWk := make(chan bool)
 wg.Add(1)
 go func() {
  defer wg.Done()
  worker(stopWk)
 }()
 time.Sleep(3*time.Second) //工作3秒
 stopWk <- true //3秒后发出停止指令
 wg.Wait()
}

func worker(stopWk chan bool){
 for {
  select {
  case <- stopWk:
   fmt.Println("下班咯~~~")
   return
  default:
   fmt.Println("认真摸鱼中,请勿打扰...")
  }
  time.Sleep(1*time.Second)
 }
}

运行结果:

代码语言:javascript复制
认真摸鱼中,请勿打扰...
认真摸鱼中,请勿打扰...
认真摸鱼中,请勿打扰...
下班咯~~~

可以看到,每秒打印一次“认真摸鱼中,请勿打扰...”,3秒后发出停止指令,程序进入 “下班咯~~~”。

Context 初体验

上面我们使用 select channel 来实现了协程的终止,但是如果我们想要同时取消多个协程怎么办呢?如果需要定时取消又怎么办呢? 此时,Context 就需要登场了,它可以跟踪每个协程,我们重写上面的示例:

代码语言:javascript复制
package main
import (
 "context"
 "fmt"
 "sync"
 "time"
)
func main() {
 var wg sync.WaitGroup
 ctx, stop := context.WithCancel(context.Background())
 wg.Add(1)
 go func() {
  defer wg.Done()
  worker(ctx)
 }()
 time.Sleep(3*time.Second) //工作3秒
 stop() //3秒后发出停止指令
 wg.Wait()
}

func worker(ctx context.Context){
 for {
  select {
  case <- ctx.Done():
   fmt.Println("下班咯~~~")
   return
  default:
   fmt.Println("认真摸鱼中,请勿打扰...")
  }
  time.Sleep(1*time.Second)
 }
}

运行结果:

代码语言:javascript复制
认真摸鱼中,请勿打扰...
认真摸鱼中,请勿打扰...
认真摸鱼中,请勿打扰...
下班咯~~~

Context 介绍

Context 是并发安全的,它是一个接口,可以手动、定时、超时发出取消信号、传值等功能,主要是用于控制多个协程之间的协作、取消操作。

Context 接口有四个方法:

代码语言:javascript复制
type Context interface {
   Deadline() (deadline time.Time, ok bool)
   Done() <-chan struct{}
   Err() error
   Value(key interface{}) interface{}
}
  • 「Deadline」 方法:可以获取设置的截止时间,返回值 deadline 是截止时间,到了这个时间,Context 会自动发起取消请求,返回值 ok 表示是否设置了截止时间。
  • 「Done」 方法:返回一个只读的 channel ,类型为 struct{}。如果这个 chan 可以读取,说明已经发出了取消信号,可以做清理操作,然后退出协程,释放资源。
  • 「Err」 方法:返回Context 被取消的原因。
  • 「Value」 方法:获取 Context 上绑定的值,是一个键值对,通过 key 来获取对应的值。

❝最常用的是 Done 方法,在 Context 取消的时候,会关闭这个只读的 Channel,相当于发出了取消信号。 ❞

Context 树

我们并不需要自己去实现 Context 接口,Go 语言提供了函数来生成不同的 Context,通过这些函数可以生成一颗 Context 树,这样 Context 就可以关联起来,父级 Context 发出取消信号,子级 Context 也会发出,这样就可以控制不同层级的协程退出。

生成根节点

  1. emptyCtx是一个int类型的变量,但实现了context的接口。emptyCtx没有超时时间,不能取消,也不能存储任何额外信息,所以emptyCtx用来作为 context 树的根节点。
  2. 但是我们一般不直接使用emptyCtx,而是使用由emptyCtx实例化的两个变量(background 、todo),分别通过调用BackgroundTODO方法得到,但这两个 context 在实现上是一样的。

「Background和TODO方法区别:」 BackgroundTODO只是用于不同场景下:Background通常被用于主函数、初始化以及测试中,作为一个顶层的context,也就是说一般我们创建的context都是基于Background;而TODO是在不确定使用什么context的时候才会使用。 ❞

生成树的函数

  1. 可以通过 「context。Background()」 获取一个根节点 Context。
  2. 有了根节点后,再使用以下四个函数来生成 Context 树:
  • 「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。

Context 取消多个协程

如果一个 Context 有子 Context,在该 Context 取消时,其下的所有子 Context 都会被取消。

Context 传值

Context 不仅可以发出取消信号,还可以传值,可以把它存储的值提供其他协程使用。

示例:

代码语言:javascript复制
package main
import (
 "context"
 "fmt"
 "sync"
 "time"
)
func main() {
 var wg sync.WaitGroup
 ctx, stop := context.WithCancel(context.Background())
 valCtx := context.WithValue(ctx, "position","gopher")
 wg.Add(2)
 go func() {
  defer wg.Done()
  worker(valCtx, "打工人1")
 }()
 go func() {
  defer wg.Done()
  worker(valCtx, "打工人2")
 }()
 time.Sleep(3*time.Second) //工作3秒
 stop() //3秒后发出停止指令
 wg.Wait()
}

func worker(valCtx context.Context, name string){
 for {
  select {
  case <- valCtx.Done():
   fmt.Println("下班咯~~~")
   return
  default:
   position := valCtx.Value("position")
   fmt.Println(name,position, "认真摸鱼中,请勿打扰...")
  }
  time.Sleep(1*time.Second)
 }
}

运行结果:

代码语言:javascript复制
打工人2 gopher 认真摸鱼中,请勿打扰...
打工人1 gopher 认真摸鱼中,请勿打扰...
打工人1 gopher 认真摸鱼中,请勿打扰...
打工人2 gopher 认真摸鱼中,请勿打扰...
打工人2 gopher 认真摸鱼中,请勿打扰...
打工人1 gopher 认真摸鱼中,请勿打扰...
下班咯~~~
下班咯~~~

Context 使用原则

  • Context 不要放在结构体中,需要以参数方式传递
  • Context 作为函数参数时,要放在第一位,作为第一个参数
  • 使用 context。Background 函数生成根节点的 Context
  • Context 要传值必要的值,不要什么都传
  • Context 是多协程安全的,可以在多个协程中使用

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