Go中g(shù)routine通信與context控制實例詳解

更新時間：2022年02月11日 15:54:56 作者：DogTwo

隨著context包的引入,標準庫中很多接口因此加上了context參數(shù),下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Go中g(shù)routine通信與context控制的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

需求背景:

項目中需要定期執(zhí)行任務(wù)A來做一些輔助的工作，A的執(zhí)行需要在超時時間內(nèi)完成，如果本次執(zhí)行超時了，那就不對本次的執(zhí)行結(jié)果進行處理（即放棄這次執(zhí)行）。同時A又依賴B，C兩個子任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果。B, C之間相互獨立，可以并行的執(zhí)行。但無論B,C哪一個執(zhí)行失敗或超時都會導(dǎo)致本次任務(wù)執(zhí)行失敗。

Groutine的并發(fā)控制：

go中對于groutine的并發(fā)控制有三種解決方案：

通過channel控制。
父groutine中聲明無buffer的chan切片，向要開啟的子groutine中傳入切片中的一個chan

子groutine執(zhí)行完成后向這個chan中寫入數(shù)據(jù)(可以是和父groutine通信的也可以不是)

父groutine遍歷所有chan并執(zhí)行 <-chan 操作, 利用無buffer的channel只有讀寫同時準備好才能執(zhí)行的特性進行控
WaitGroup控制。
通過sync.Waitgroup, 每開啟一個子groutine就執(zhí)行 wg.Add(1), 子groutine內(nèi)部執(zhí)行wg.Done(), 父groutine通過wg.Wait()等待所有子協(xié)程
Context控制。
waitGroup和Context應(yīng)該是Go中較為常用的兩種并發(fā)控制。相較而言，context對于派生groutine有更強大的控制力，可以控制多級樹狀分布的groutine。

當然waitGroup的子groutine也可以再開啟新的waitGroup并且等待多個孫groutine, 但是不如context的控制更加方便.

Context:

context包提供了四個方法創(chuàng)建不同類型的context

WitchCancel()
WithDeadline()
WithTimeout()
WithValue()

WithValue()主要用于通過context傳遞一些上下文消息，不在本次討論中。WithTimeout和WithDeadLine幾乎是一致的。但無論哪種，控制groutine都需要使用ctx.Done()方法. Done() 方法返回一個 "只讀"的chan <-chan struct{}, 需要編寫代碼監(jiān)聽這個chan，一旦收到它的消息就說明這個context應(yīng)當結(jié)束了，無論是到達了超時時間還是在某個地方主動cancel()了方法。

看看代碼:

var ch1 chan int
var ch2 chan int
<br>// 任務(wù)A， 通過最外層的for來控制定期執(zhí)行
func TestMe(t *testing.T) {
    ch1 = make(chan int, 0)
    ch2 = make(chan int, 0)
    count := 0
    for {
        count ++
        ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second * 2)<br>                // 任務(wù)A的邏輯部分，開啟子任務(wù)B, C。<br>                // B,C通過ch1，ch2和A通信。<br>                // 同時監(jiān)聽ctx.Done，如果超時了立即結(jié)束本次任務(wù)不繼續(xù)執(zhí)行
        go func(ctx context.Context) {
            go g1(ctx, count)
            go g2(ctx, count)
            v1, v2 := -1, -1
            for v1 == -1 || v2 == -1 {
                select {
                case <- ctx.Done():
                    cancel()
                    fmt.Println("父級2超時退出，當前count值為", count, "當前時間：", time.Now())
                    return
                case v1 = <- ch1:
                case v2 = <- ch2:
                }
            }
            fmt.Println("正常執(zhí)行完成退出, 開啟下次循環(huán)，當前count值為：", count, "當前 v1: ", v1, "當前 v2: ", v2)
        }(ctx)<br>                // 任務(wù)A監(jiān)控ctx是否到達timeOUT，timeout就終止本次執(zhí)行
        select {
        case <- ctx.Done():
            fmt.Println("父級1超時退出，當前count值為", count, "當前時間：", time.Now())
        }
        time.Sleep(time.Second * 3)
    }
}
<br>// 改進后的任務(wù)B，即使計算出了結(jié)果，也不會再向ch1寫數(shù)據(jù)了，不會造成臟數(shù)據(jù)
func g1 (ctx context.Context, num int) {
    fmt.Println("g1 num", num, "time", time.Now())
    select {
    case <-ctx.Done():
        fmt.Println("子級 g1關(guān)閉, 不向channel中寫數(shù)據(jù)")
        return
    default:
        ch1 <- num
    }
}
<br>// 改進前的任務(wù)C
func g2 (ctx context.Context, num int) {
    fmt.Println("g2 num", num, "time", time.Now())
    ch2 <- num

基于上述代碼，子任務(wù)B, C的處理其實有一次較大的變動。一開始B,C都是類似于子任務(wù)C，即g2的這種寫法。

這種寫法在執(zhí)行完成后就把自身的結(jié)果交給channel，父groutine通過channel來讀取數(shù)據(jù)，正常情況下也能工作。但異常情況下，如子任務(wù)B執(zhí)行完成，子任務(wù)C(即g2)因為網(wǎng)絡(luò)通信等原因執(zhí)行了5s(超過context的最大時長), 就會出現(xiàn)比較嚴重的問題。到達超時時間后，A檢測到了超時就自動結(jié)束了本次任務(wù)，但g2還在執(zhí)行過程中。g2執(zhí)行完成后向ch2寫數(shù)據(jù)阻塞了(因為A已關(guān)閉，沒有讀取ch2的groutine)。下一個循環(huán)中A再次開啟讀取ch1與ch2, 實際上讀取ch1是當次的結(jié)果，ch2是上次任務(wù)中g(shù)2返回的結(jié)果，導(dǎo)致兩處依賴的數(shù)據(jù)源不一致。

模擬上述情況，將g2做了一些改動如下:

// 在第3次任務(wù)重等待3s, 使得它超時<br>func g2 (ctx context.Context, num int) {
    if num == 3 {
        time.Sleep(time.Second * 3)
    }
    fmt.Println("g2 num", num, "time", time.Now())
    ch2 <- num
}

實際上，如果想要通過context控制groutine, 一定要監(jiān)控Done()方法。如g1所示。相同情況下A超時退出，C仍在執(zhí)行。C執(zhí)行完成后先檢測Context是否已退出，如果已退出就不再向ch2中寫入本次的數(shù)據(jù)了。(拋磚引玉了，也可能有更好的寫法，希望大佬不吝賜教)

將g2改成和g1類似的寫法后測試結(jié)果如下：

func g2 (ctx context.Context, num int) {
    if num == 3 {
        time.Sleep(time.Second * 10)
        fmt.Println("這次g2 超時，應(yīng)當g1, g2都不返回")
    }
    fmt.Println("g2 num", num, "time", time.Now())
    select {
    case <-ctx.Done():
        fmt.Println("子級 g2關(guān)閉, 不向channel中寫數(shù)據(jù)")
        return
    default:
        ch2 <- num
    }
}