Context

在Go語言圈子中流行著一句話：

Never start a goroutine without knowing how it will stop。

翻譯：如果你不知道協(xié)程如何退出，就不要使用它。

在創(chuàng)建協(xié)程時(shí)，我們可能還會(huì)再創(chuàng)建一些別的子協(xié)程，那么這些協(xié)程的退出就成了問題。在Go1.7之后，Go官方引入了Context來實(shí)現(xiàn)協(xié)程的退出。不僅如此，Context還提供了跨協(xié)程、甚至是跨服務(wù)的退出管理。

Context本身的含義是上下文，我們可以理解為它內(nèi)部攜帶了超時(shí)信息、退出信號(hào)，以及其他一些上下文相關(guān)的值（例如攜帶本次請求中上下游的唯一標(biāo)識(shí)trace_id）。由于Context攜帶了上下文信息，父子協(xié)程之間就可以”聯(lián)動(dòng)“ 了。

Context標(biāo)準(zhǔn)庫

在Context標(biāo)準(zhǔn)庫中重要的結(jié)構(gòu) context.Context其實(shí)是一個(gè)接口，它提供了Deadline、Done、Err、Value這4種方法：

type Context interface {
   Deadline() (deadline time.Time, ok bool)
   Done() <-chan struct{}
   Err() error
   Value(key interface{}) interface{}
 }

• Deadline方法用于返回Context的過期時(shí)間。Deadline第一個(gè)返回值表示Context的過期時(shí)間，第二個(gè)返回值表示是否設(shè)置了過期時(shí)間，如果多次調(diào)用Deadline方法會(huì)返回相同的值。

• Done是使用最頻繁的方法，它會(huì)返回一個(gè)通道。一般的做法是調(diào)用者在select中監(jiān)聽該通道的信號(hào)，如果該通道關(guān)閉則表示服務(wù)超時(shí)或異常，需要執(zhí)行后續(xù)退出邏輯。多次調(diào)用Done方法會(huì)返回相同的通道。

• 通道關(guān)閉后，Err方法回返回退出的原因。

• Value方法返回指定Key對應(yīng)的value，這是Context攜帶的值。Key必須是可比較的，一般用法Key是一個(gè)全局變量，通過context.WithValue將key存儲(chǔ)到Context中，并通過Context.Value方法退出。

Context是一個(gè)接口，這意味著需要有對應(yīng)的具體實(shí)現(xiàn)。用戶可以自己實(shí)現(xiàn)Context接口，并嚴(yán)格遵守Context接口。

func (*emptyCtx) Deadline() (deadline time.Time, ok bool) {
    return
}

func (*emptyCtx) Done() <-chan struct{} {
    return nil
}

func (*emptyCtx) Err() error {
    return nil
}

func (*emptyCtx) Value(key interface{}) interface{} {
    return nil
}

因此，要具體使用Context，需要派生出新的Context。我們使用的最多的還是Go標(biāo)準(zhǔn)庫中的實(shí)現(xiàn)。
前三個(gè)函數(shù)都用于派生出有退出功能的Context。

func WithCancel(parent Context) (ctx Context, cancel CancelFunc)
func WithTimeout(parent Context, timeout time.Duration) (Context, CancelFunc)
func WithDeadline(parent Context, d time.Time) (Context, CancelFunc)
func WithValue(parent Context, key, val interface{}) Context

• WithCancel函數(shù)回返回一個(gè)子Context和cancel方法。子Context會(huì)在兩種情況下觸發(fā)退出：一種情況是調(diào)用者主動(dòng)調(diào)用了返回的cancel方法；另一種情況是當(dāng)參數(shù)中的父Context退出時(shí)，子Context將級聯(lián)退出。
• WithTimeout函數(shù)指定超時(shí)時(shí)間。當(dāng)超時(shí)發(fā)生后，子Context將退出。因此，子Context的退出有三種時(shí)機(jī)，一種是父Context退出；一種是超時(shí)退出；最后一種是主動(dòng)調(diào)用cancel函數(shù)退出。
• WithDeadline和WithTimeout函數(shù)的處理方法相似，不過它們的參數(shù)指定的是最后到期的時(shí)間。
• WithValue函數(shù)會(huì)返回帶key-value的子Context。

Context實(shí)踐

eg：

下面的代碼中childCtx是preCtx的子Context，其設(shè)置的超時(shí)時(shí)間為300ms。但是preCtx的超時(shí)時(shí)間為100ms，因此父Context退出后，子Context會(huì)立即退出，實(shí)際的等待時(shí)間只有100ms。

func main() {
   ctx := context.Background()
   before := time.Now()
   preCtx, _ := context.WithTimeout(ctx, 100*time.Millisecond)
   
   go func() {
   childCtx, _ := context.WithTimeout(preCtx, 300*time.Millisecond)
   select {
    case <-childCtx.Done():
   after := time.Now()
   fmt.Println("child during:", after.Sub(before).Milliseconds())
   }
 }()
 
 select {
    case <-preCtx.Done():
    after := time.Now()
    fmt.Println("pre during:", after.Sub(before).Milliseconds())
 }
 }

這是輸出如下，父Context與子Context退出的時(shí)間差接近100ms：

pre during: 104
child during: 104

當(dāng)我們把preCtx的超時(shí)時(shí)間修改為500ms時(shí)：

preCtx ,_:= context.WithTimeout(ctx,500*time.Millisecond)

從新的輸出中可以看出，子協(xié)程的退出不會(huì)影響父協(xié)程的退出。

child during: 304
pre during: 500

Context底層原理

Context在很大程度上利用了通道的一個(gè)特性：通道在close時(shí)，會(huì)通知所有監(jiān)聽它的協(xié)程。

每個(gè)派生出的子Context都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的退出通道，這樣，只要組織好Context之間的關(guān)系，就可以實(shí)現(xiàn)繼承鏈上退出信號(hào)的傳遞。如圖所示的三個(gè)協(xié)程中，關(guān)閉通道A會(huì)連帶關(guān)閉調(diào)用鏈上的通道B，通道B會(huì)關(guān)閉通道C。

要使用context的退出功能，需要調(diào)用WithCancel或WithTimeout，派生出一個(gè)新的結(jié)構(gòu)Context。WithCancel底層對應(yīng)的結(jié)構(gòu)為cancelCtx，WithTimeout底層對應(yīng)的結(jié)構(gòu)為timerCtx，timerCtx包裝了cancelCtx，并存儲(chǔ)了超時(shí)時(shí)間。

type cancelCtx struct {
	Context

	mu       sync.Mutex            // protects following fields
	done     atomic.Value          // of chan struct{}, created lazily, closed by first cancel call
	children map[canceler]struct{} // set to nil by the first cancel call
	err      error                 // set to non-nil by the first cancel call
	cause    error                 // set to non-nil by the first cancel call
}

type timerCtx struct {
	cancelCtx
	timer *time.Timer // Under cancelCtx.mu.

	deadline time.Time
}

cancelCtx第一個(gè)字段保留了父Context的信息。children字段則保存了當(dāng)前Context派生的子Context的信息，每個(gè)Context都會(huì)有一個(gè)單獨(dú)的done通道。

而WithDeadline函數(shù)會(huì)先判斷父Context設(shè)置的超時(shí)時(shí)間是否比當(dāng)前Context的超時(shí)時(shí)間短，如果是，那么子協(xié)程會(huì)隨著父Context的退出而退出，沒有必要再設(shè)置定時(shí)器。

當(dāng)我們使用了標(biāo)準(zhǔn)庫中默認(rèn)的Context實(shí)現(xiàn)時(shí)，propagateCancel函數(shù)將子Context加入父協(xié)程的children哈希表中，并開啟一個(gè)定時(shí)器。當(dāng)定時(shí)器到期時(shí)，會(huì)調(diào)用cancel方法關(guān)閉通道，級聯(lián)關(guān)閉當(dāng)前Context派生的子Context，并取消與父Context的綁定關(guān)系。這種特性就產(chǎn)生了調(diào)用鏈上連鎖的退出反應(yīng)。

以上就是詳解golang中Context超時(shí)控制與原理的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于golang Context超時(shí)的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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