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go context剖析之使用技巧

context背景

因为goroutine,go的并发非常方便,但是这也带来了另外一个问题,当我们进行一个耗时的异步操作时,如何在约定的时间内终止该操作并返回一个自定义的结果?这也是大家常说的我们如何去终止一个goroutine(因为goroutine不同于os线程,没有主动interrupt机制),这里就轮到今天的主角context登场了。

context源于google,于1.7版本加入标准库,按照官方文档的说法,它是一个请求的全局上下文,携带了截止时间、手动取消等信号,并包含一个并发安全的map用于携带数据。context的API比较简单,接下来我会在具体的使用场景中进行介绍。

使用场景一: 请求链路传值

一般来说,我们的根context会在请求的入口处构造如下

ctx := context.Background()
复制代码

如果拿捏不准是否需要一个全局的context,可以使用下面这个函数构造

ctx := context.TODO()
复制代码

但是不可以为nil

传值使用方式如下

package main

import (
	"context"
	"fmt"
)

func func1(ctx context.Context) {
	ctx = context.WithValue(ctx, "k1", "v1")
	func2(ctx)
}
func func2(ctx context.Context) {
	fmt.Println(ctx.Value("k1").(string))
}

func main() {
	ctx := context.Background()
	func1(ctx)
}
复制代码

我们在func1通过WithValue(parent Context, key, val interface{}) Context,赋值k1为v1,在其下层函数func2通过ctx.Value(key interface{}) interface{}获取k1的值,比较简单。这里有个疑问,如果我是在func2里赋值,在func1里面能够拿到这个值吗?答案是不能,context只能自上而下携带值,这个是要注意的一点。

使用场景二: 取消耗时操作,及时释放资源

可以考虑这样一个问题,如果没有context包,我们如何取消一个耗时操作呢?我这里模拟了两种写法

  • 网络交互场景,经常通过SetReadDeadline、SetWriteDeadline、SetDeadline进行超时取消

timeout := 10 * time.Second
t = time.Now().Add(timeout)
conn.SetDeadline(t)
复制代码
  • 耗时操作场景,通过select模拟
package main

import (
	"errors"
	"fmt"
	"time"
)

func func1() error {
	respC := make(chan int)
	// 处理逻辑
	go func() {
		time.Sleep(time.Second * 3)
		respC <- 10
	}()

	// 超时逻辑
	select {
	case r := <-respC:
		fmt.Printf("Resp: %d\n", r)
		return nil
	case <-time.After(time.Second * 2):
		fmt.Println("catch timeout")
		return errors.New("timeout")
	}
}

func main() {
	err := func1()
	fmt.Printf("func1 error: %v\n", err)
}
复制代码

以上两种方式在工程实践中也会经常用到,下面我们来看下如何使用context进行主动取消、超时取消以及存在多个timeout时如何处理

  • 主动取消
package main

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

func func1(ctx context.Context, wg *sync.WaitGroup) error {
	defer wg.Done()
	respC := make(chan int)
	// 处理逻辑
	go func() {
		time.Sleep(time.Second * 5)
		respC <- 10
	}()
	// 取消机制
	select {
	case <-ctx.Done():
		fmt.Println("cancel")
		return errors.New("cancel")
	case r := <-respC:
		fmt.Println(r)
		return nil
	}
}

func main() {
	wg := new(sync.WaitGroup)
	ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
	wg.Add(1)
	go func1(ctx, wg)
	time.Sleep(time.Second * 2)
	// 触发取消
	cancel()
	// 等待goroutine退出
	wg.Wait()
}
复制代码
  • 超时取消
package main

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

func func1(ctx context.Context) {
	hctx, hcancel := context.WithTimeout(ctx, time.Second*4)
	defer hcancel()

	resp := make(chan struct{}, 1)
	// 处理逻辑
	go func() {
		// 处理耗时
		time.Sleep(time.Second * 10)
		resp <- struct{}{}
	}()

	// 超时机制
	select {
	//	case <-ctx.Done():
	//		fmt.Println("ctx timeout")
	//		fmt.Println(ctx.Err())
	case <-hctx.Done():
		fmt.Println("hctx timeout")
		fmt.Println(hctx.Err())
	case v := <-resp:
		fmt.Println("test2 function handle done")
		fmt.Printf("result: %v\n", v)
	}
	fmt.Println("test2 finish")
	return

}

func main() {
	ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second*2)
	defer cancel()
	func1(ctx)
}
复制代码

对于多个超时时间的处理,可以把上述超时取消例子中的注释打开,会观察到,当处理两个ctx时,时间短的会优先触发,这种情况下,如果只判定一个context的Done()也是可以的,但是一定要保证调用到两个cancel函数

注意事项

  • context只能自顶向下传值,反之则不可以。
  • 如果有cancel,一定要保证调用,否则会造成资源泄露,比如timer泄露。
  • context一定不能为nil,如果不确定,可以使用context.TODO()生成一个empty的context。

以上是context剖析的上篇,主要从使用层面,让大家有一个直观的认识,这样在工程中可以进行灵活的使用,接下来会从源码层面进行剖析。

参考资料

golang官方包

Go Concurrency Patterns: Context

etcd客户端超时处理示例代码

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