Golang问题点(三) - Context的问题点

Go的标准库 context

在 Go http包的Server中，每一个请求在都有一个对应的 goroutine 去处理。请求处理函数通常会启动额外的 goroutine 用来访问后端服务，比如数据库和RPC服务。用来处理一个请求的 goroutine 通常需要访问一些与请求特定的数据，比如终端用户的身份认证信息、验证相关的token、请求的截止时间。当一个请求被取消或超时时，所有用来处理该请求的 goroutine 都应该迅速退出，然后系统才能释放这些 goroutine 占用的资源。

那么如何控制goroutine优雅的退出呢？

1. 实例

1.0. 基础代码

package main

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

var wg sync.WaitGroup

func DoSomething() {
    for {
        fmt.Println("董小贱")
        time.Sleep(2 * time.Second)
    }
    wg.Done()
}

func main() {
    wg.Add(1)
  go DoSomething()  //   这个DoSomething() 没有停止条件，不会停止
    wg.Wait()
    fmt.Println("DoSomething over")
}

1. 1全局变量方式

package main

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

var wg sync.WaitGroup
var status bool = true

func DoSomething() {
    for {
        fmt.Println("董小贱")
        time.Sleep(2 * time.Second)
        if !status {
            break
        } else {
            continue
        }
    }
    wg.Done()
}

func main() {
    wg.Add(1)
    go DoSomething()
    time.Sleep(10 * time.Second)
    status = false  //通过修改全局变量的状态，给gorotine发送终止信号
    wg.Wait()
    fmt.Println("DoSomething over")
}

1.2. select + channel 版本

package main

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

var wg sync.WaitGroup
var chann = make(chan bool)

func DoSomething() {
LoopTag:
    for {
        fmt.Println("董小贱")
        time.Sleep(2 * time.Second)
        select {
        case <-chann: // 信号接收
            break LoopTag // 退出整个lable
        default:
            continue
        }
    }
    wg.Done()
}

func main() {
    wg.Add(1)
    go DoSomething()
    time.Sleep(10 * time.Second)
    chann <- false // 通过无缓存的channel来给goroutine发送终止信号
    wg.Wait()
    fmt.Println("DoSomething over")
}

1.3.context版本

package main

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

var wg sync.WaitGroup

func DoSomething(ctx context.Context) {
LoopTag:
    for {
        fmt.Println("董小贱")
        time.Sleep(2 * time.Second)
        select {
        case <-ctx.Done(): // 等待父级通知
            break LoopTag
        default:
            continue
        }
    }
    wg.Done()

}

func main() {
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
    wg.Add(1)
    go DoSomething(ctx)
    time.Sleep(10 * time.Second)
    cancel() //cancel()执行，通知子goroutine结束
    wg.Wait()
    fmt.Println("DoSomething over")
}

当在DoSomething中再开启子goroutine时，将ctx传入到函数当中即可：

package main

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

var wg sync.WaitGroup

func DoSomething2(ctx context.Context) {
LoopTag:
    for {
        fmt.Println("董小小贱")
        time.Sleep(2 * time.Second)
        select {
        case <-ctx.Done():
            break LoopTag
        default:
            continue
        }
    }
    wg.Done()
}

func DoSomething(ctx context.Context) {
    go DoSomething2(ctx)
LoopTag:
    for {
        fmt.Println("董小贱")
        time.Sleep(2 * time.Second)
        select {
        case <-ctx.Done():
            break LoopTag
        default:
            continue
        }
    }
    wg.Done()

}

func main() {
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
    wg.Add(1)
    go DoSomething(ctx)
    time.Sleep(10 * time.Second)
    cancel()
    wg.Wait()
    fmt.Println("DoSomething over")
}

那么context的作用就呼之欲出了：简单讲就是用来处理goroutine之间传递截止日期、取消信号和其他请求范围内的值

2. context相关

Go1.7 加入的新的标准库context 它定义了Context类型，它跨API边界和进程之间传递截止日期、取消信号和其他请求范围内的值。

对服务器的传入请求应该创建上下文，而对服务器的传出调用应该接受上下文。它们之间的函数调用链必须传播上下文，可以选择将其替换为使用WithCancel、WithDeadline、WithTimeout或WithValue创建的派生上下文。当一个上下文被取消时，从它派生的所有上下文也被取消。

WithCancel、WithDeadline和WithTimeout函数接收一个Context并返回一个派生子Context和一个CancelFunc。调用CancelFunc取消子进程及其子进程，删除父进程对子进程的引用，并停止所有相关的计时器。如果没有调用CancelFunc，则会泄漏子节点及其子节点，直到父节点被取消或计时器触发。

不要将Context存储在结构类型中，应该显示地将上下文传递给需要它的每个函数，Context应该是第一个参数，通常命名为ctx。

2.1 context包相关

2.1.1 `context.Context`是一个接口，该接口定义了四个需要实现的方法。具体签名如下：

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


// Deadline方法需要返回当前Context被取消的时间，也就是完成工作的截止时间（deadline）；
//Done方法需要返回一个Channel，这个Channel会在当前工作完成或者上下文被取消之后关闭，多次调用Done方法会返回同一个Channel；
//Err方法会返回当前Context结束的原因，它只会在Done返回的Channel被关闭时才会返回非空的值；
        //如果当前Context被取消就会返回Canceled错误；
        //如果当前Context超时就会返回DeadlineExceeded错误；
//Value方法会从Context中返回键对应的值，对于同一个上下文来说，多次调用Value 并传入相同的Key会返回相同的结果，该方法仅用于传递跨API和进程间跟请求域的数据；

2.1.2 CancelFunc

type CancelFunc func()

// CancelFunc告诉一个goroutine放弃它的工作。CancelFunc不会等待工作停止。在第一次调用之后，对CancelFunc的后续调用什么也不做。

2.1.3 Background()

func Background() Context

// Background返回一个非nil的空上下文。它从未被取消，没有值，也没有期限。它通常由主函数、初始化和测试使用，并作为传入请求的根context（最顶层的context，其他的都是它的派生子context）

2.1.4 TODO()

func TODO() Context

//TODO返回一个非nil的空context。代码应该使用context。TODO当不清楚要使用哪个context或者它还不可用时(因为周围的函数还没有被扩展到接受context参数)。TODO由静态分析工具识别，该工具确定context是否在程序中正确传播

//这个就是知道要用context，但不清楚用哪个，埋点用。

`background`和`todo`本质上都是`emptyCtx`结构体类型，是一个不可取消，没有设置截止时间，没有携带任何值的Context。

2.2 With系列函数

2.2.1 WithCancel

func WithDeadline(parent Context, deadline time.Time) (Context, CancelFunc)

//WithCancel返回带有新Done通道的父进程的一个副本。当返回的cancel函数被调用时，或者当父context的Done通道被关闭时，返回context的Done通道将被关闭，以最先发生的情况为准。

// 取消此context释放与之关联的资源，因此代码应该在此context中运行的操作完成后立即调用cancel。

具体用法可以看上边的例子。

2.2.2 WithDeadline

func WithDeadline(parent Context, deadline time.Time) (Context, CancelFunc)

// deadline 是绝对时间，比如：d := time.Now().Add(50 * time.Millisecond)

//WithDeadline返回父context的一个副本，并将deadline调整为不迟于d。如果父上下文的deadline已经早于d，则WithDeadline(parent, d)在语义上等同于父上下文。返回的上下文的Done通道在deadline过期时关闭，在调用返回的cancel函数时关闭，或者在关闭父上下文的Done通道时关闭，以最先发生的情况为准。

// 取消此上下文释放与之关联的资源，因此代码应该在此上下文中运行的操作完成后立即调用cancel。

一个例子：

func main() {
    d := time.Now().Add(50 * time.Millisecond)
    ctx, cancel := context.WithDeadline(context.Background(), d)
    defer cancel()
    select {
    case <-time.After(1 * time.Second):
        fmt.Println("overslept")
    case <-ctx.Done():
        fmt.Println(ctx.Err())
    }
}


// 这里会先执行ctx.Done() 然后打印异常

2.2.1 WithTimeout

func WithTimeout(parent Context, timeout time.Duration) (Context, CancelFunc)

// 跟WithDeadline的区别在于，WithTimeout是用的相对时间。

2.2.1 WithValue

func WithValue(parent Context, key, val interface{}) Context

//WithValue返回父节点的一个副本，其中与键关联的值为val。

//只将上下文值用于传输流程和api的请求范围的数据，而不用于将可选参数传递给函数。

// 提供的键必须是可比较的，并且不应该是string类型或任何其他内置类型，以避免使用context的包之间的冲突。WithValue的用户应该定义自己的键类型。为了避免在分配给interface{}时进行分配，上下文键通常具有具体类型struct{}。或者，导出的上下文关键变量的静态类型应该是指针或接口。