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深入理解Golang之context

本文主要是介绍深入理解Golang之context,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

contextGo并发编程中常用到一种编程模式。本文将从为什么需要context,深入了解context的实现原理,以了解如何使用context

作者:Turling_hu

来源: 掘金

原文链接: https://juejin.im/post/5e5268...

前言

这篇文章将介绍Golang并发编程中常用到一种编程模式:context。本文将从为什么需要context出发,深入了解context的实现原理,以及了解如何使用context

为什么需要context

在并发程序中,由于超时、取消操作或者一些异常情况,往往需要进行抢占操作或者中断后续操作。熟悉channel的朋友应该都见过使用done channel来处理此类问题。比如以下这个例子:

func main() {
    messages := make(chan int, 10)
    done := make(chan bool)

    defer close(messages)
    // consumer
    go func() {
        ticker := time.NewTicker(1 * time.Second)
        for _ = range ticker.C {
            select {
            case <-done:
                fmt.Println("child process interrupt...")
                return
            default:
                fmt.Printf("send message: %d\n", <-messages)
            }
        }
    }()

    // producer
    for i := 0; i < 10; i++ {
        messages <- i
    }
    time.Sleep(5 * time.Second)
    close(done)
    time.Sleep(1 * time.Second)
    fmt.Println("main process exit!")
}

上述例子中定义了一个buffer为0的channel done, 子协程运行着定时任务。如果主协程需要在某个时刻发送消息通知子协程中断任务退出,那么就可以让子协程监听这个done channel,一旦主协程关闭done channel,那么子协程就可以推出了,这样就实现了主协程通知子协程的需求。这很好,但是这也是有限的。

如果我们可以在简单的通知上附加传递额外的信息来控制取消:为什么取消,或者有一个它必须要完成的最终期限,更或者有多个取消选项,我们需要根据额外的信息来判断选择执行哪个取消选项。

考虑下面这种情况:假如主协程中有多个任务1, 2, …m,主协程对这些任务有超时控制;而其中任务1又有多个子任务1, 2, …n,任务1对这些子任务也有自己的超时控制,那么这些子任务既要感知主协程的取消信号,也需要感知任务1的取消信号。

如果还是使用done channel的用法,我们需要定义两个done channel,子任务们需要同时监听这两个done channel。嗯,这样其实好像也还行哈。但是如果层级更深,如果这些子任务还有子任务,那么使用done channel的方式将会变得非常繁琐且混乱。

我们需要一种优雅的方案来实现这样一种机制:

  • 上层任务取消后,所有的下层任务都会被取消;
  • 中间某一层的任务取消后,只会将当前任务的下层任务取消,而不会影响上层的任务以及同级任务。

这个时候context就派上用场了。我们首先看看context的结构设计和实现原理。

context是什么

context接口

先看Context接口结构,看起来非常简单。

type Context interface {

    Deadline() (deadline time.Time, ok bool)

    Done() <-chan struct{}

    Err() error

    Value(key interface{}) interface{}
}

Context接口包含四个方法:

  • Deadline返回绑定当前context的任务被取消的截止时间;如果没有设定期限,将返回ok == false
  • Done 当绑定当前context的任务被取消时,将返回一个关闭的channel;如果当前context不会被取消,将返回nil
  • Err 如果Done返回的channel没有关闭,将返回nil;如果Done返回的channel已经关闭,将返回非空的值表示任务结束的原因。如果是context被取消,Err将返回Canceled;如果是context超时,Err将返回DeadlineExceeded
  • Value 返回context存储的键值对中当前key对应的值,如果没有对应的key,则返回nil

可以看到Done方法返回的channel正是用来传递结束信号以抢占并中断当前任务;Deadline方法指示一段时间后当前goroutine是否会被取消;以及一个Err方法,来解释goroutine被取消的原因;而Value则用于获取特定于当前任务树的额外信息。而context所包含的额外信息键值对是如何存储的呢?其实可以想象一颗树,树的每个节点可能携带一组键值对,如果当前节点上无法找到key所对应的值,就会向上去父节点里找,直到根节点,具体后面会说到。

再来看看context包中的其他关键内容。

emptyCtx

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。

// An emptyCtx is never canceled, has no values, and has no deadline. It is not
// struct{}, since vars of this type must have distinct addresses.
type emptyCtx int
                    
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