1. 簡(jiǎn)介

本文將介紹為什么需要超時(shí)控制，然后詳細(xì)介紹Go語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制的方法。其中，我們將討論time包和context包實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制的具體方式，并說(shuō)明兩者的適用場(chǎng)景，以便在程序中以更合適的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制，提高程序的穩(wěn)定性和可靠性。

2. 為什么需要超時(shí)控制

超時(shí)控制是指在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求或者協(xié)程執(zhí)行等操作時(shí)，為了避免程序一直等待，造成資源浪費(fèi)，我們需要對(duì)這些操作設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未完成操作，就需要停止等待或者終止操作。

例如，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求時(shí)，如果服務(wù)器端出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致沒(méi)有及時(shí)響應(yīng)，客戶(hù)端可能會(huì)一直等待服務(wù)器的響應(yīng)，這樣會(huì)造成客戶(hù)端資源的浪費(fèi)。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，比如我們需要從遠(yuǎn)程服務(wù)器獲取某個(gè)資源，我們可以使用以下代碼來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：

func getResource() (Resource, error) {
    conn, err := net.Dial("tcp", "example.com:8888")
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    defer conn.Close()
    // 發(fā)送請(qǐng)求并等待響應(yīng)
    _, err = conn.Write([]byte("GET /resource HTTP/1.1\r\nHost: example.com\r\n\r\n"))
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    resp, err := ioutil.ReadAll(conn)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    // 解析響應(yīng)并返回資源
    return parseResource(resp)
}

但是如果遠(yuǎn)程服務(wù)器在我們發(fā)送請(qǐng)求后一直沒(méi)有響應(yīng)，那么我們的程序就會(huì)一直等待，無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)。

在某些情況下，這可能會(huì)導(dǎo)致程序的阻塞，從而影響程序的性能和穩(wěn)定性。因此，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信等操作時(shí)，尤其是在調(diào)用外部API或者訪問(wèn)遠(yuǎn)程服務(wù)器時(shí)，一定要使用超時(shí)控制。那么，在Go語(yǔ)言中，超時(shí)控制的實(shí)現(xiàn)方式有哪些呢？

3. 超時(shí)控制的方法

 3.1 time包實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制    

time包提供了多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制，包括time.After函數(shù)、time.NewTimer函數(shù)以及time.AfterFunc函數(shù)，使用它們可以實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制，下面以time.NewTimer函數(shù)為例，說(shuō)明如何使用其time包實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制。代碼示例如下:

// 創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)器
timer := time.NewTimer(5 * time.Second)
defer timer.Stop()

// 使用一個(gè)channel來(lái)監(jiān)聽(tīng)任務(wù)是否已完成
ch := make(chan string, 1)     
go func() {         
// 模擬任務(wù)執(zhí)行，休眠5秒         
    time.Sleep(2* time.Second)         
    ch <- "hello world"     
}()

// 通過(guò)select語(yǔ)句來(lái)等待結(jié)果,任務(wù)正常返回
select {
case <-ch:
    fmt.Println("任務(wù)正常完成")
  // ch 已經(jīng)接收到值，走正常處理邏輯
case <-timer.C:
    fmt.Println("已超時(shí)")
  // 超時(shí)，走超時(shí)邏輯
}

在這里例子中，我們使用 time.NewTimer 方法創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)器，超時(shí)時(shí)間為2秒鐘。然后在 select 語(yǔ)句中使用來(lái)等待結(jié)果，哪個(gè)先返回就使用哪個(gè)。

如果操作在2秒鐘內(nèi)完成，那么任務(wù)正常完成；如果操作超過(guò)2秒鐘仍未完成，此時(shí)select語(yǔ)句中<-timer.C將接收到值，走超時(shí)處理邏輯。

3.2 context實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制

Context 接口是 Go 語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中提供的一個(gè)上下文（Context）管理機(jī)制。它允許在程序的不同部分之間傳遞上下文信息，并且可以通過(guò)它實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制、取消操作以及截?cái)嗖僮鞯裙δ?。其中?code>Context接口存在一個(gè)timerCtx的實(shí)現(xiàn)，其可以設(shè)定一個(gè)超時(shí)時(shí)間，在到達(dá)超時(shí)時(shí)間后，timerCtx對(duì)象的 done channel 將會(huì)被關(guān)閉。

當(dāng)需要判斷是否超時(shí)時(shí)，只需要調(diào)用 context 對(duì)象的 Done 方法，其會(huì)返回timerCtx對(duì)象中的done channel，如果有數(shù)據(jù)返回，則說(shuō)明已經(jīng)超時(shí)?；诖?，我們便可以實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制。代碼示例如下:

// 創(chuàng)建一個(gè)timerCtx，設(shè)置超時(shí)時(shí)間為3秒     
ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 3*time.Second)     
// 調(diào)用cancel函數(shù),釋放占用的資源  
defer cancel()
// 使用一個(gè)channel來(lái)監(jiān)聽(tīng)任務(wù)是否已完成
ch := make(chan string, 1)     
go func() {         
// 模擬任務(wù)執(zhí)行，休眠5秒         
    time.Sleep(2* time.Second)         
    ch <- "hello world"     
}()
// 通過(guò)select語(yǔ)句來(lái)等待結(jié)果,任務(wù)正常返回
select {
    case <-ctx.Done():
        fmt.Println("timeout")
    case result := <-ch:
        fmt.Println(result)
}

這里通過(guò)context.WithTimeout創(chuàng)建一個(gè)timerCtx，設(shè)定好超時(shí)時(shí)間，超時(shí)時(shí)間為3s。然后啟動(dòng)一個(gè)協(xié)程來(lái)執(zhí)行具體的業(yè)務(wù)邏輯。

之后通過(guò)select語(yǔ)句，對(duì)timerCtx和業(yè)務(wù)執(zhí)行結(jié)果同時(shí)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，當(dāng)任務(wù)處理超時(shí)時(shí)，則執(zhí)行超時(shí)邏輯；如果任務(wù)在超時(shí)前完成，則執(zhí)行正常處理流程。通過(guò)這種方式，實(shí)現(xiàn)了請(qǐng)求的超時(shí)處理。

4. 適用場(chǎng)景分析

從上文可以看出，time和 timerCtx都可以用于實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制，但是事實(shí)上兩者的適用場(chǎng)景其實(shí)是不太相同的。在某些場(chǎng)景下,超時(shí)控制并不適合使用time來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是使用timerCtx來(lái)實(shí)現(xiàn)更為合適。而在某些場(chǎng)景下，其實(shí)兩種實(shí)現(xiàn)方式均可。

下面我簡(jiǎn)單介紹幾種常見(jiàn)的場(chǎng)景，然后對(duì)其來(lái)進(jìn)行分析，從而能夠在合適的場(chǎng)景下使用恰當(dāng)?shù)脤?shí)現(xiàn)。

4.1 簡(jiǎn)單超時(shí)控制

舉個(gè)例子，假設(shè)我們需要從一個(gè)遠(yuǎn)程服務(wù)獲取一些數(shù)據(jù)，我們可以使用Go標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的http包進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，大概請(qǐng)求函數(shù)如下:

func makeRequest(url string) (string, error) {
   // 請(qǐng)求數(shù)據(jù)
}

此時(shí)為了避免請(qǐng)求響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致程序長(zhǎng)時(shí)間處于等待狀態(tài)，此時(shí)我們需要對(duì)這個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)超時(shí)處理，確保程序能夠及時(shí)響應(yīng)其他請(qǐng)求，而不是一直等待。

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，此時(shí)可以使用time包或者timerCtx來(lái)實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制。在makeRequest函數(shù)中實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制，這里代碼展示與第三點(diǎn)超時(shí)控制的方法中的代碼示例大體相同，只需要將協(xié)程中sleep函數(shù)切換成具體的業(yè)務(wù)邏輯即可，這里不再贅述。而且，查看上面代碼示例，我們也可以看出來(lái)timer或者timerCtx在這個(gè)場(chǎng)景下，區(qū)別并不大，此時(shí)是可以相互替換的。

因此，對(duì)于這種控制某個(gè)函數(shù)的執(zhí)行時(shí)間的場(chǎng)景，是可以任意挑選time或者timerCtx其中一個(gè)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

4.2 可選超時(shí)控制

這里我們實(shí)現(xiàn)一個(gè)方法，用于建立網(wǎng)絡(luò)連接，用戶(hù)調(diào)用該方法時(shí)，傳入待建立連接的地址列表，然后該方法通過(guò)遍歷傳入的地址列表，并針對(duì)每一個(gè)地址進(jìn)行連接嘗試，直到連接成功或者所有地址都嘗試完成。函數(shù)定義如下:

func dialSerial(ras addrList) (Conn, error){
   // 執(zhí)行建立網(wǎng)絡(luò)連接的邏輯
}

基于此，在這個(gè)函數(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)一個(gè)可選的超時(shí)控制的功能。如果用戶(hù)調(diào)用該方法時(shí)，有指定超時(shí)時(shí)間的話，此時(shí)便進(jìn)行超時(shí)控制；如果未指定超時(shí)時(shí)間的話，此時(shí)便無(wú)需執(zhí)行超時(shí)控制。這里分別使用time包以及context實(shí)現(xiàn)。

首先對(duì)于time包實(shí)現(xiàn)可選的超時(shí)控制，可以通過(guò)函數(shù)參數(shù)傳遞定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)可選的超時(shí)控制。具體地說(shuō)，可以將定時(shí)器作為一個(gè)time.Timer類(lèi)型的參數(shù)傳遞給函數(shù)，然后在函數(shù)中使用select監(jiān)聽(tīng)time.Timer是超時(shí)；如果沒(méi)有傳遞定時(shí)器實(shí)例，則默認(rèn)不進(jìn)行超時(shí)控制，代碼實(shí)現(xiàn)如下所示:

func dialSerial(timeout time.Timer, ras addrList) (Conn, error){
   // 執(zhí)行建立網(wǎng)絡(luò)連接的邏輯，對(duì)每個(gè)地址嘗試建立連接時(shí)，先檢查是否超時(shí)
   for i, ra := range ras {
          // 通過(guò)這里來(lái)進(jìn)行超時(shí)控制,首先先判斷是否傳入定時(shí)器實(shí)例
          if timeout != nil {
              select {
              // 監(jiān)聽(tīng)是否超時(shí)
              case <-timeout.C:
                  return nil, errors.New("timeout")
              default:
              }
          }
         // 執(zhí)行后續(xù)建立網(wǎng)絡(luò)連接的邏輯          
   }
}

接著則是使用timerCtx來(lái)實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制的實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)函數(shù)傳遞一個(gè)context.Context接口的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制。

具體來(lái)說(shuō)，用戶(hù)可以傳遞一個(gè)context.Context接口的實(shí)現(xiàn)，如果有指定超時(shí)時(shí)間，則傳入一個(gè)timerCtx的實(shí)現(xiàn)；如果無(wú)需超時(shí)控制，此時(shí)可以傳入context.Background，其永遠(yuǎn)不會(huì)超時(shí)。然后函數(shù)中通過(guò)調(diào)用Done方法來(lái)判斷是否超時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制。代碼實(shí)現(xiàn)如下:

func dialSerial(ctx context.Context, ras addrList) (Conn, error){
   // 執(zhí)行建立網(wǎng)絡(luò)連接的邏輯，對(duì)每個(gè)地址嘗試建立連接時(shí)，先檢查是否超時(shí)
   for i, ra := range ras {
       select {
       case <-ctx.Done():
          return nil, &OpError{Op: "dial", Net: sd.network, Source: sd.LocalAddr, Addr: ra, Err: mapErr(ctx.Err())}
       default: 
       }
       // 執(zhí)行建立網(wǎng)絡(luò)連接的邏輯
   }
}

查看上述代碼中，dialSerial函數(shù)實(shí)現(xiàn)可選超時(shí)控制，看起來(lái)只是傳入?yún)?shù)不同，一個(gè)是傳入定時(shí)器time.Timer實(shí)例，一個(gè)是傳入context.Context接口實(shí)例而已，但是實(shí)際上不僅僅如此。

首先是代碼的可讀性上來(lái)看，傳入time.Timer實(shí)例來(lái)實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制，并非Go中常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)方式，用戶(hù)不好理解；而對(duì)于context.Context接口來(lái)說(shuō)，其被廣泛使用，如果要實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制，用戶(hù)只需要傳入一個(gè)timerCtx實(shí)例即可，用戶(hù)使用起來(lái)沒(méi)有額外的心智負(fù)擔(dān)，代碼可讀性更強(qiáng)。

其次是對(duì)于整個(gè)Go語(yǔ)言的生態(tài)來(lái)說(shuō)，context.Context接口在Go語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中得到廣泛使用，而且普遍超時(shí)控制都是使用timerCtx來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如果此時(shí)傳入一個(gè)time.Timer實(shí)例，實(shí)際上是與整個(gè)Go語(yǔ)言的超時(shí)控制的格格不入的。以上面dialSerial方法為例，其建立網(wǎng)絡(luò)連接是需要調(diào)用底層函數(shù)來(lái)協(xié)助實(shí)現(xiàn)的，如:

func (fd *netFD) connect(ctx context.Context, la, ra syscall.Sockaddr) (rsa syscall.Sockaddr, ret error) {
    // 執(zhí)行建立連接的邏輯
    switch err := connectFunc(fd.pfd.Sysfd, ra); err {
    // 未報(bào)錯(cuò),此時(shí)檢查是否超時(shí)
    case nil, syscall.EISCONN:
       select {
       case <-ctx.Done():
           // 如果已經(jīng)超時(shí),此時(shí)返回超時(shí)錯(cuò)誤
          return nil, mapErr(ctx.Err())
       default:
       }
     }
}

而且剛好，該函數(shù)也是實(shí)現(xiàn)了可選的超時(shí)控制，而且是通過(guò)timerCtx來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如果此時(shí)傳入的timerCtx已經(jīng)超時(shí)，此時(shí)函數(shù)會(huì)直接返回一個(gè)超時(shí)錯(cuò)誤。

如果上面dialSerial的超時(shí)控制是通過(guò)context.Context的接口實(shí)例來(lái)實(shí)現(xiàn)的話，此時(shí)調(diào)用函數(shù)時(shí)，直接將外部的Context實(shí)例作為參數(shù)傳入connect函數(shù)，外層調(diào)用也無(wú)需再檢查函數(shù)是否超時(shí)，代碼的可復(fù)用性更高。

相對(duì)的，如果dialSerial的超時(shí)控制是通過(guò)傳入定時(shí)器實(shí)現(xiàn)的，此時(shí)便無(wú)法很好利用connect方法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的超時(shí)檢查的機(jī)制。

因此，綜上所述，使用 context.Context 接口作為可選的超時(shí)控制參數(shù)，相比于使用 time.Timer，更加適合同時(shí)也更加高效，與整個(gè)Go語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)也能夠更好得進(jìn)行融合在一起。

總結(jié)

Context 和 Time 都是 Go 語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制的方法，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，不能說(shuō)哪一種實(shí)現(xiàn)更好，要根據(jù)具體的場(chǎng)景來(lái)選擇使用哪種方法。

在一些簡(jiǎn)單的場(chǎng)景下，使用 Time 包實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制可能更加方便，因?yàn)樗?API 更加簡(jiǎn)單，只需要使用 time.After() 函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制。

但是，如果涉及到在多個(gè)函數(shù)，或者是需要多個(gè)goroutine之間傳遞的話，此時(shí)使用Context來(lái)實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制可能更加適合。

5.總結(jié)

本文介紹了需要超時(shí)控制的原因，主要是避免無(wú)限期等待，防止資源泄漏和提高程序響應(yīng)速度這幾點(diǎn)內(nèi)容。

接著我們介紹了Go語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制的方法，包括使用time實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制以及使用context實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制，并給出了簡(jiǎn)單的代碼示例。

在接下來(lái)，我們便這兩種實(shí)現(xiàn)的適用場(chǎng)景進(jìn)行分析，明確了在哪些場(chǎng)景下，適合使用time實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制，以及在哪些場(chǎng)景下，使用timerCtx來(lái)實(shí)現(xiàn)更為高效。

基于此，完成了為什么需要超時(shí)控制的介紹，希望能夠讓大家在遇到需要超時(shí)控制的場(chǎng)景下，更好得去進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

以上就是深入了解Golang為什么需要超時(shí)控制的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Golang超時(shí)控制的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！