一、簡介

在并發(fā)編程中，任務(wù)管理和資源控制是非常重要的，而 Golang 的 context 包 為我們提供了一種優(yōu)雅的方式來傳遞取消信號和超時(shí)控制。Context 用于在多個(gè) Goroutine 之間傳遞上下文信息，避免 Goroutine 無法按需停止而導(dǎo)致資源浪費(fèi)。

本篇博客將詳細(xì)介紹 context 包的用法，并通過實(shí)例講解如何在超時(shí)、取消任務(wù)和多 Goroutine 協(xié)作場景中使用它。

二、Context 的基本概念

Context 是一種攜帶取消信號、截止時(shí)間（超時(shí)）和元數(shù)據(jù)的上下文對象，主要用于父 Goroutine 與子 Goroutine 的協(xié)作。它通過層級化的結(jié)構(gòu)來管理多個(gè)并發(fā)任務(wù)。

1. context 包常用函數(shù)

• context.Background()：創(chuàng)建根上下文，通常用于程序入口。
• context.TODO()：占位符上下文，表示未來會替換為實(shí)際上下文。
• context.WithCancel(parent Context)：創(chuàng)建帶取消功能的子上下文。
• context.WithTimeout(parent Context, timeout time.Duration)：創(chuàng)建帶超時(shí)功能的子上下文。
• context.WithDeadline(parent Context, deadline time.Time)：基于指定的截止時(shí)間創(chuàng)建上下文。
• context.WithValue(parent Context, key, value interface{})：傳遞攜帶額外數(shù)據(jù)的上下文。

三、Context 的基本用法

1. WithCancel：取消任務(wù)的上下文

示例：使用 WithCancel 取消 Goroutine

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "time"
)

func worker(ctx context.Context, id int) {
    for {
        select {
        case <-ctx.Done(): // 接收取消信號
            fmt.Printf("Worker %d stopped\n", id)
            return
        default:
            fmt.Printf("Worker %d is working...\n", id)
            time.Sleep(time.Second)
        }
    }
}

func main() {
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background()) // 創(chuàng)建可取消的上下文

    for i := 1; i <= 3; i++ {
        go worker(ctx, i)
    }

    time.Sleep(3 * time.Second) // 模擬主 Goroutine 的其他工作
    fmt.Println("Cancelling all workers...")
    cancel() // 發(fā)送取消信號

    time.Sleep(1 * time.Second) // 等待所有 Goroutine 退出
    fmt.Println("All workers stopped.")
}

輸出：

Worker 1 is working...
Worker 2 is working...
Worker 3 is working...
...
Cancelling all workers...
Worker 1 stopped
Worker 2 stopped
Worker 3 stopped
All workers stopped.

解析：

context.WithCancel 創(chuàng)建的上下文可以通過調(diào)用 cancel() 發(fā)送取消信號，從而優(yōu)雅地停止所有子 Goroutine。

四、超時(shí)控制：WithTimeout 和 WithDeadline

1. 使用 WithTimeout 控制任務(wù)超時(shí)

示例：在 2 秒內(nèi)完成任務(wù)，否則超時(shí)退出

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "time"
)

func worker(ctx context.Context) {
    select {
    case <-time.After(3 * time.Second): // 模擬長時(shí)間任務(wù)
        fmt.Println("Task completed")
    case <-ctx.Done(): // 接收超時(shí)信號
        fmt.Println("Task timed out")
    }
}

func main() {
    ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 2*time.Second) // 設(shè)置 2 秒超時(shí)
    defer cancel() // 確保資源釋放

    go worker(ctx)

    time.Sleep(4 * time.Second) // 等待任務(wù)完成或超時(shí)
}

輸出：

Task timed out

解析：

• 通過 context.WithTimeout 創(chuàng)建的上下文，2 秒內(nèi)未完成任務(wù)時(shí)自動發(fā)送取消信號。
• 超時(shí)上下文可避免 Goroutine 無限期運(yùn)行，幫助更好地管理資源。

2. 使用 WithDeadline 設(shè)定截止時(shí)間

WithDeadline 和 WithTimeout 類似，只是使用具體的時(shí)間點(diǎn)來控制超時(shí)。

五、傳遞上下文中的數(shù)據(jù)：WithValue

有時(shí)，我們需要在多個(gè) Goroutine 之間傳遞一些元數(shù)據(jù)。WithValue 允許我們將鍵值對存入上下文，并在子 Goroutine 中訪問。

示例：傳遞用戶信息

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "time"
)

func greetUser(ctx context.Context) {
    if user, ok := ctx.Value("user").(string); ok {
        fmt.Printf("Hello, %s!\n", user)
    } else {
        fmt.Println("No user found.")
    }
}

func main() {
    ctx := context.WithValue(context.Background(), "user", "Alice") // 在上下文中存入用戶信息
    go greetUser(ctx)

    time.Sleep(1 * time.Second) // 確保 Goroutine 執(zhí)行完畢
}

輸出：

Hello, Alice!

解析：

WithValue 允許我們?yōu)樯舷挛脑O(shè)置鍵值對，便于在多 Goroutine 間傳遞數(shù)據(jù)。

注意：

不建議用 WithValue 傳遞重要的控制信息，例如取消信號或超時(shí)。

六、Context 的應(yīng)用場景

• API 請求的超時(shí)控制：確保 HTTP 請求不會無限期等待。
• 任務(wù)取消：當(dāng)用戶主動取消某個(gè)操作時(shí)，通知相關(guān)的 Goroutine 停止工作。
• 傳遞元數(shù)據(jù)：例如在服務(wù)鏈路中傳遞用戶身份、請求 ID 等信息。

七、完整示例：多任務(wù)協(xié)作控制

示例：啟動多個(gè)任務(wù)，隨時(shí)可取消所有任務(wù)

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

func worker(ctx context.Context, id int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()

    for {
        select {
        case <-ctx.Done():
            fmt.Printf("Worker %d stopped\n", id)
            return
        default:
            fmt.Printf("Worker %d is processing...\n", id)
            time.Sleep(500 * time.Millisecond)
        }
    }
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background()) // 創(chuàng)建上下文

    for i := 1; i <= 3; i++ {
        wg.Add(1)
        go worker(ctx, i, &wg)
    }

    time.Sleep(2 * time.Second)
    fmt.Println("Cancelling all workers...")
    cancel() // 取消所有任務(wù)

    wg.Wait() // 等待所有任務(wù)完成
    fmt.Println("All workers stopped.")
}

輸出：

Worker 1 is processing...
Worker 2 is processing...
Worker 3 is processing...
...
Cancelling all workers...
Worker 1 stopped
Worker 2 stopped
Worker 3 stopped
All workers stopped.

八、小結(jié)

• Context 用于并發(fā)控制：在 Goroutine 中傳遞取消信號、超時(shí)信號或攜帶元數(shù)據(jù)。
• 超時(shí)控制與資源管理：使用 WithTimeout 和 WithCancel 及時(shí)終止任務(wù)，避免資源浪費(fèi)。
• 多 Goroutine 協(xié)作：通過 Context 實(shí)現(xiàn)多個(gè) Goroutine 之間的優(yōu)雅通信。

到此這篇關(guān)于Golang并發(fā)編程中Context包的使用與并發(fā)控制的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Golang Context包使用內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！ 

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