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go語(yǔ)言context包功能及操作使用詳解_Golang

作者：Jeff的技術(shù)棧 ? 更新時(shí)間： 2022-06-15 編程語(yǔ)言

Context包到底是干嘛用的？

我們會(huì)在用到很多東西的時(shí)候都看到context的影子，比如gin框架，比如grpc，這東西到底是做啥的？
大家都在用，沒(méi)幾個(gè)知道這是干嘛的，知其然而不知其所以然

原理說(shuō)白了就是：

  • 當(dāng)前協(xié)程取消了，可以通知所有由它創(chuàng)建的子協(xié)程退出
  • 當(dāng)前協(xié)程取消了，不會(huì)影響到創(chuàng)建它的父級(jí)協(xié)程的狀態(tài)
  • 擴(kuò)展了額外的功能：超時(shí)取消、定時(shí)取消、可以和子協(xié)程共享數(shù)據(jù)

context原理

這就是context包的核心原理，鏈?zhǔn)絺鬟fcontext，基于context構(gòu)造新的context

什么時(shí)候應(yīng)該使用 Context？

  • 每一個(gè) RPC 調(diào)用都應(yīng)該有超時(shí)退出的能力，這是比較合理的 API 設(shè)計(jì)
  • 不僅僅?是超時(shí)，你還需要有能力去結(jié)束那些不再需要操作的行為
  • context.Context 是 Go 標(biāo)準(zhǔn)的解決方案
  • 任何函數(shù)可能被阻塞，或者需要很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)完成的，都應(yīng)該有個(gè) context.Context

如何創(chuàng)建 Context？

在 RPC 開(kāi)始的時(shí)候，使用 context.Background()

有些人把在 main() 里記錄一個(gè) context.Background()，然后把這個(gè)放到服務(wù)器的某個(gè)變量里，然后請(qǐng)求來(lái)了后從這個(gè)變量里繼承 context。這么做是不對(duì)的。直接每個(gè)請(qǐng)求，源自自己的 context.Background() 即可。

如果你沒(méi)有 context，卻需要調(diào)用一個(gè) context 的函數(shù)的話(huà)，用 context.TODO()

如果某步操作需要自己的超時(shí)設(shè)置的話(huà)，給它一個(gè)獨(dú)立的 sub-context（如前面的例子）

主協(xié)程通知有子協(xié)程，子協(xié)程又有多個(gè)子協(xié)程

package main
import (
    "context"
    "fmt"
    "time"
)
func main() {
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
    //緩沖通道預(yù)先放置10個(gè)消息
    messages := make(chan int, 10)
    defer close(messages)
    for i := 0; i < 10; i++ {
        messages <- i
    }
    //啟動(dòng)3個(gè)子協(xié)程消費(fèi)messages消息
    for i := 1; i <= 3; i++ {
        go child(i, ctx, messages)
    }
    time.Sleep(3 * time.Second) //等待子協(xié)程接收一半的消息
    cancel() //結(jié)束前通知子協(xié)程
    time.Sleep(2 * time.Second) //等待所有的子協(xié)程輸出
    fmt.Println("主協(xié)程結(jié)束")
}
//從messages通道獲取信息，當(dāng)收到結(jié)束信號(hào)的時(shí)候不再接收
func child(i int, ctx context.Context, messages <-chan int) {
    //基于父級(jí)的context建立context
    newCtx, _ := context.WithCancel(ctx)
    go childJob(i, "a", newCtx)
    go childJob(i, "b", newCtx)
Consume:
    for {
        time.Sleep(1 * time.Second)
        select {
        case <-ctx.Done():
            fmt.Printf("[%d]被主協(xié)程通知結(jié)束...\n", i)
            break Consume
        default:
            fmt.Printf("[%d]接收消息: %d\n", i, <-messages)
        }
    }
}
//任務(wù)
func childJob(parent int, name string, ctx context.Context) {
    for {
        time.Sleep(1 * time.Second)
        select {
        case <-ctx.Done():
            fmt.Printf("[%d-%v]被結(jié)束...\n", parent, name)
            return
        default:
            fmt.Printf("[%d-%v]執(zhí)行\(zhòng)n", parent, name)
        }
    }
}

運(yùn)行結(jié)果如下

可以看到，改成context包還是順利的通過(guò)子協(xié)程退出了
主要修改了幾個(gè)地方，再ctx向下傳遞

基于上層context再構(gòu)建當(dāng)前層級(jí)的context

監(jiān)聽(tīng)context的退出信號(hào)，

這就是context包的核心原理，鏈?zhǔn)絺鬟fcontext，基于context構(gòu)造新的context

context核心接口

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

?Deadline返回綁定當(dāng)前context的任務(wù)被取消的截止時(shí)間；如果沒(méi)有設(shè)定期限，將返回ok == false。

Done 當(dāng)綁定當(dāng)前context的任務(wù)被取消時(shí)，將返回一個(gè)關(guān)閉的channel；如果當(dāng)前context不會(huì)被取消，將返回nil。

Err 如果Done返回的channel沒(méi)有關(guān)閉，將返回nil;如果Done返回的channel已經(jīng)關(guān)閉，將返回非空的值表示任務(wù)結(jié)束的原因。如果是context被取消，Err將返回Canceled；如果是context超時(shí)，Err將返回DeadlineExceeded。

Value 返回context存儲(chǔ)的鍵值對(duì)中當(dāng)前key對(duì)應(yīng)的值，如果沒(méi)有對(duì)應(yīng)的key,則返回nil。

emptyCtx結(jié)構(gòu)體

實(shí)現(xiàn)了context接口，emptyCtx沒(méi)有超時(shí)時(shí)間，不能取消，也不能存儲(chǔ)額外信息，所以emptyCtx用來(lái)做根節(jié)點(diǎn)，一般用Background和TODO來(lái)初始化emptyCtx

Backgroud

通常用于主函數(shù)，初始化以及測(cè)試，作為頂層的context

context.Background()

TODO

不確定使用什么用context的時(shí)候才會(huì)使用

valueCtx結(jié)構(gòu)體

type valueCtx struct{ Context key, val interface{} }

valueCtx利用Context的變量來(lái)表示父節(jié)點(diǎn)context，所以當(dāng)前context繼承了父context的所有信息
valueCtx還可以存儲(chǔ)鍵值。

WithValue向context添加值

可以向context添加鍵值

func WithValue(parent Context, key, val interface{}) Context {
    if key == nil {
        panic("nil key")
    }
    if !reflect.TypeOf(key).Comparable() {
        panic("key is not comparable")
    }
    return &amp;valueCtx{parent, key, val}
}

添加鍵值會(huì)返回創(chuàng)建一個(gè)新的valueCtx子節(jié)點(diǎn)

Value向context取值

func (c *valueCtx) Value(key interface{}) interface{} {
    if c.key == key {
        return c.val
    }
    return c.Context.Value(key)
}

可以用來(lái)獲取當(dāng)前context和所有的父節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的key

如果當(dāng)前的context不存在需要的key，會(huì)沿著context鏈向上尋找key對(duì)應(yīng)的值，直到根節(jié)點(diǎn)

示例

package main
import (
	"context"
	"fmt"
	"time"
)
func main() {
	ctx := context.WithValue(context.Background(), "name1", "root1")

	//第一層
	go func(parent context.Context) {
		ctx = context.WithValue(parent, "name2", "root2")
		//第二層
		go func(parent context.Context) {
			ctx = context.WithValue(parent, "name3", "root3")
			//第三層
			go func(parent context.Context) {
				//可以獲取所有的父類(lèi)的值
				fmt.Println(ctx.Value("name1"))
				fmt.Println(ctx.Value("name2"))
				fmt.Println(ctx.Value("name3"))
				//不存在
				fmt.Println(ctx.Value("name4"))
			}(ctx)
		}(ctx)
	}(ctx)
	time.Sleep(1 * time.Second)
	fmt.Println("end")
}

運(yùn)行結(jié)果

可以看到，子context是可以獲取所有父級(jí)設(shè)置過(guò)的key

WithCancel可取消的context

用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)可取消的context，返回一個(gè)context和一個(gè)CancelFunc，調(diào)用CancelFunc可以觸發(fā)cancel操作。

package main
import (
	"context"
	"fmt"
	"time"
)
func main() {
	ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
	//第一層
	go func(parent context.Context) {
		ctx, _ := context.WithCancel(parent)
		//第二層
		go func(parent context.Context) {
			ctx, _ := context.WithCancel(parent)
			//第三層
			go func(parent context.Context) {
				waitCancel(ctx, 3)
			}(ctx)
			waitCancel(ctx, 2)
		}(ctx)
		waitCancel(ctx, 1)
	}(ctx)
	// 主線(xiàn)程給的結(jié)束時(shí)間
	time.Sleep(2 * time.Second)
	cancel() // 調(diào)用取消context
	time.Sleep(1 * time.Second)
}
func waitCancel(ctx context.Context, i int) {
	for {
		time.Sleep(time.Second)
		select {
		case <-ctx.Done():
			fmt.Printf("%d end\n", i)
			return
		default:
			fmt.Printf("%d do\n", i)
		}
	}
}

結(jié)果：

cancelCtx結(jié)構(gòu)體

type cancelCtx struct {
    Context
    mu sync.Mutex
    done chan struct{}
    children map[canceler]struct{}
    err error
}
type canceler interface {
    cancel(removeFromParent bool, err error)
    Done() &lt;-chan struct{}
}

WithDeadline-超時(shí)取消context

返回一個(gè)基于parent的可取消的context，并且過(guò)期時(shí)間deadline不晚于所設(shè)置時(shí)間d

WithTimeout-超時(shí)取消context

創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)取消context，和WithDeadline差不多，WithTimeout是相對(duì)時(shí)間

timerCtx結(jié)構(gòu)體

timerCtx是基于cancelCtx的context精英，是一種可以定時(shí)取消的context，過(guò)期時(shí)間的deadline不晚于所設(shè)置的時(shí)間d

示例：

package main
import (
	"context"
	"fmt"
	"time"
)
func main() {
	// 設(shè)置超時(shí)時(shí)間
	ctx, _ := context.WithTimeout(context.Background(), 2*time.Second)
	//第一層
	go func(parent context.Context) {
		ctx, _ := context.WithCancel(parent)
		//第二層
		go func(parent context.Context) {
			ctx, _ := context.WithCancel(parent)
			//第三層
			go func(parent context.Context) {
				waitCancel(ctx, 3)
			}(ctx)
			waitCancel(ctx, 2)
		}(ctx)
		waitCancel(ctx, 1)
	}(ctx)

	<-ctx.Done()
	// 給時(shí)間調(diào)用end
	time.Sleep(time.Second)
}
func waitCancel(ctx context.Context, i int) {
	for {
		time.Sleep(time.Second)
		select {
		case <-ctx.Done():
			fmt.Printf("%d end\n", i)
			return
		default:
			fmt.Printf("%d do\n", i)
		}
	}
}

運(yùn)行結(jié)果：

1 do
3 do
2 do
1 end
3 end
2 end

可以看到，雖然我們沒(méi)有調(diào)用cancel方法，5秒后自動(dòng)調(diào)用了，所有的子goroutine都已經(jīng)收到停止信號(hào)

總結(jié)核心原理

  • Done方法返回一個(gè)channel
  • 外部通過(guò)調(diào)用<-channel監(jiān)聽(tīng)cancel方法
  • cancel方法會(huì)調(diào)用close(channel)
    當(dāng)調(diào)用close方法的時(shí)候，所有的channel再次從通道獲取內(nèi)容，會(huì)返回零值和false
res,ok := &lt;-done:
  • 過(guò)期自動(dòng)取消，使用了time.AfterFunc方法，到時(shí)調(diào)用cancel方法
  c.timer = time.AfterFunc(dur, func() {
   c.cancel(true, DeadlineExceeded)
  })

原文鏈接：https://www.cnblogs.com/guyouyin123/p/15834098.html

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