Golang不是像C語(yǔ)言的系統(tǒng)級(jí)編程語(yǔ)言，但仍提供了以下特性幫助開(kāi)發(fā)者與底層操作系統(tǒng)進(jìn)行交互，如信號(hào)（singals),os/singals包實(shí)現(xiàn)了這些功能。相對(duì)于其他語(yǔ)言處理OS信號(hào)采用復(fù)雜或冗余的方法，Golang內(nèi)置OS包提供了易用的方法處理Unix信號(hào)，非常直接、簡(jiǎn)單。事實(shí)上，類unix系統(tǒng)中通常處理singal是必要的，本文介紹singal概念，并通過(guò)示例說(shuō)明其應(yīng)用場(chǎng)景。

從示例開(kāi)始

假設(shè)場(chǎng)景：Golang應(yīng)用在關(guān)閉時(shí)打印消息：“Thank you for using Golang.” 首先新建main函數(shù)，函數(shù)體模擬執(zhí)行一些業(yè)務(wù)，直到接收到結(jié)束命令。

func main() {
   for {
      fmt.Println("Doing Work")
      time.Sleep(1 * time.Second)
   }
}

當(dāng)運(yùn)行應(yīng)用，然后從OS發(fā)送執(zhí)行kill信號(hào)（Ctrl + C），可能輸出結(jié)果類似這樣：

Doing Work
Doing Work
Doing Work
Process finished with exit code 2

現(xiàn)在我們希望攔截kill信號(hào)并定義處理邏輯：打印必要的關(guān)閉信息。

接收信號(hào)

首先創(chuàng)建channe接收來(lái)自操作系統(tǒng)的命令，os包提供了signal接口處理基于OS規(guī)范信號(hào)實(shí)現(xiàn)。

killSignal := make(chan os.Signal, 1)

為了通知killSignal，需使用signal包中提供的Notify函數(shù)，第一個(gè)參數(shù)為Signal類型的channel，下一個(gè)參數(shù)接收一組發(fā)給通道的信號(hào)列表。

Notify(c chan<- os.Signal, sig ...os.Signal)

我們也可以使用syscall包通知特定命令的信號(hào)：

signal.Notify(c chan<- os.Signal, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)

為了處理信號(hào)，我們?cè)趍ain函數(shù)中使用killSignal通道等待interrupt信號(hào)，一旦接收到來(lái)自O(shè)S的命令，則打印結(jié)束消息并接收應(yīng)用。現(xiàn)在把處理業(yè)務(wù)的循環(huán)代碼移入獨(dú)立的goroute中，這里定義一個(gè)匿名函數(shù)：

go func() {
   for {
      fmt.Println("Doing Work")
      time.Sleep(1 * time.Second)
   }
}()

因?yàn)闃I(yè)務(wù)代碼運(yùn)行在獨(dú)立routine中，main函數(shù)實(shí)現(xiàn)等待killSignal信號(hào)并在結(jié)束之前打印消息。

<-killSignal
fmt.Println("Thanks for using Golang!")

完整代碼

下面把幾個(gè)部分組裝在一起，完整代碼如下：

package main

import (
	"fmt"
	"os"
	"os/signal"
	"time"
)

func main() {

	killSignal := make(chan os.Signal, 1)
	signal.Notify(killSignal, os.Interrupt)
	go func() {
		for {
			fmt.Println("Doing Work")
			time.Sleep(1 * time.Second)
		}
	}()
	<-killSignal
	fmt.Println("Thanks for using Golang!")
}

運(yùn)行程序，看到一直執(zhí)行業(yè)務(wù)循環(huán)，直到接收到interrupt信號(hào)，打印消息并結(jié)束：

Doing Work
Doing Work
Doing Work
Thanks for using Golang!

常見(jiàn)信號(hào)

對(duì)于命令行程序，當(dāng)按CTRL+C時(shí)，會(huì)發(fā)送SIGINT信號(hào)，SIGINT是與指定特定信號(hào)數(shù)字相關(guān)聯(lián)的名稱。信號(hào)實(shí)際是可以有程序生成的軟件中斷，也是一種異步處理事件機(jī)制。通常為了安全起見(jiàn)，信號(hào)采用名稱而不是數(shù)值生成。

大多數(shù)信號(hào)及其具體動(dòng)作都是由操作系統(tǒng)定義的，并還在操作系統(tǒng)權(quán)限范圍內(nèi)執(zhí)行相應(yīng)功能。因此能夠處理某些事件并不能讓用戶自由地使用系統(tǒng)，有些信號(hào)即使生成了也會(huì)被操作系統(tǒng)忽略，而由操作系統(tǒng)決定程序允許處理哪些信號(hào)。

舉例，SIGKILL 和 SIGSTOP 信號(hào)也可以被捕獲、阻塞或忽略。因?yàn)檫@些信號(hào)對(duì)于保持操作系統(tǒng)功能的"健全"至關(guān)重要，在極端條件下為內(nèi)核和root用戶提供了停止進(jìn)程的方法。與SIGKILL相關(guān)聯(lián)的數(shù)字是9，Linux提供了kill命令發(fā)送SIGTERM信號(hào)，終止正在運(yùn)行的程序。可以使用kill -l命令查看完整的支持信號(hào)：

圖片

有許多信號(hào)可用，但并非所有信號(hào)都能被程序處理。像SIGKILL和SIGSTOP這樣的信號(hào)既不能被程序調(diào)用，也不能被程序忽略。原因很簡(jiǎn)單:它們太重要了，不允許被惡意程序?yàn)E用。

系統(tǒng)信號(hào)分為同步信號(hào)和異步信號(hào)。其中同步信號(hào)是程序執(zhí)行中的錯(cuò)誤觸發(fā)的信號(hào)，如SIGBUS, SIGFPE, SIGSEGV，在 Golang 程序中，同步信號(hào)通常會(huì)被轉(zhuǎn)換為 runtime panic。同步信號(hào)需要事件及事件時(shí)間，相反異步信號(hào)不需要于時(shí)鐘同步，異步信號(hào)是系統(tǒng)內(nèi)核或其它程序發(fā)送的信號(hào)。舉例，SIGHUP表示它控制的終端被關(guān)閉，常用的是當(dāng)按CTRL+C時(shí)，會(huì)發(fā)送SIGINT信號(hào)。當(dāng)SIGINT信號(hào)有鍵盤產(chǎn)生時(shí)，實(shí)際上不是終止應(yīng)用程序，而是生成特定鍵盤中斷，并且處理該中斷的程序開(kāi)始執(zhí)行，其缺省行為時(shí)關(guān)閉應(yīng)用程序，但我們可以覆蓋缺省行為，寫我們自己的業(yè)務(wù)處理邏輯。

事實(shí)上許多信號(hào)處理都可以被覆蓋，Go開(kāi)發(fā)者可以編寫自己的處理程序來(lái)自定義信號(hào)處理行為。然而，除非有非常好的理由，否則改變信號(hào)的默認(rèn)行為并不是明智的想法。這里引用列舉常用linux信號(hào)：

SIGHUP: ‘HUP’ = ‘hung up’. This signal is generated when a controlling process dies or hangs up detected on the controlling terminal.
SIGINT: When a process is interrupted from keyboard by pressing CTRL+C
SIGQUIT: Quit from keyboard
SIGILL: Illegal instruction. A synonym for SIGPWR() – power failure
SIGABRT: Program calls the abort() function – an emergency stop.
SIGBUS: Bad memory access. Attempt was made to access memory inappropriately
SIGFPE: FPE = Floating point exception
SIGKILL: The kill signal. The process was explicitly killed.
SIGUSR1: This signal is open for programmers to write a custom behavior.
SIGSEGV: Invalid memory reference. In C when we try to access memory beyond array limit, this signal is generated.
SIGUSR2: This signal is open for programmers to write a custom behavior.
SIGPIPE: This signals us open for programmers to write a custom behavior.
SIGALRM: Process requested a wake up call by the operating system such as by calling the alarm() function.
SIGTERM: A process is killed

處理多個(gè)信號(hào)

下面再看一個(gè)示例，較上面的示例增加了對(duì)SIGTERM信號(hào)的處理：

package main

import (
	"fmt"
	"os"
	"os/signal"
	"syscall"
)

func handler(signal os.Signal) {
	if signal == syscall.SIGTERM {
		fmt.Println("Got kill signal. ")
		fmt.Println("Program will terminate now.")
		os.Exit(0)
	} else if signal == syscall.SIGINT {
		fmt.Println("Got CTRL+C signal")
		fmt.Println("Closing.")
		os.Exit(0)
	} else {
		fmt.Println("Ignoring signal: ", signal)
	}
}

func main() {
	sigchnl := make(chan os.Signal, 1)
	signal.Notify(sigchnl)
    // signal.Notify(sigchnl, os.Interrupt, syscall.SIGTERM)
	exitchnl := make(chan int)

	go func() {
		for {
			s := <-sigchnl
			handler(s)
		}
	}()

	exitcode := <-exitchnl
	os.Exit(exitcode)
}

首先創(chuàng)建通道接收響應(yīng)信號(hào)，我們也可以指定信號(hào)類型：signal.Notify(sigchnl, os.Interrupt, syscall.SIGTERM)，否則會(huì)接收所有信號(hào)，包括命令窗口改變大小信號(hào)。然后在handle函數(shù)判斷信號(hào)類型并分別進(jìn)行處理。

程序運(yùn)行后，linux可以通過(guò)ps -h 查看go程序，然后執(zhí)行kill命令。

NotifyContext示例

Go.1.16提供了signal.NotifyContext函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)雅的關(guān)閉功能。下面示例實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單web服務(wù)器，示例handle需要10s處理時(shí)間，如果正在運(yùn)行的web服務(wù)，客戶端通過(guò)postman或cURL發(fā)送請(qǐng)求，然后在服務(wù)端立刻通過(guò)ctrl+C發(fā)送終止信號(hào)。
我們希望看到服務(wù)器在終止之前通過(guò)響應(yīng)終止請(qǐng)求而優(yōu)雅地關(guān)閉。如果關(guān)閉時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可以發(fā)送另一個(gè)中斷信號(hào)立即退出，或者暫停將在5秒后開(kāi)始。

package main

import (
	"context"
	"fmt"
	"net/http"
	"os"
	"os/signal"
	"time"
)

var (
	server http.Server
)

func main() {
	// Create context that listens for the interrupt signal from the OS.
	ctx, stop := signal.NotifyContext(context.Background(), os.Interrupt)
	defer stop()

	server = http.Server{
		Addr: ":8080",
	}

	// Perform application startup.
	http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
		time.Sleep(time.Second * 10)
		fmt.Fprint(w, "Hello world!")
	})

	// Listen on a different Goroutine so the application doesn't stop here.
	go server.ListenAndServe()

	// Listen for the interrupt signal.
	<-ctx.Done()

	// Restore default behavior on the interrupt signal and notify user of shutdown.
	stop()
	fmt.Println("shutting down gracefully, press Ctrl+C again to force")

	// Perform application shutdown with a maximum timeout of 5 seconds.
	timeoutCtx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second)
	defer cancel()

	if err := server.Shutdown(timeoutCtx); err != nil {
		fmt.Println(err)
	}
}

總結(jié)

本文介紹了信號(hào)的概念及常用信號(hào)，并給出了應(yīng)用廣泛的幾個(gè)示例，例如優(yōu)雅地關(guān)閉應(yīng)用服務(wù)、在命令行應(yīng)用中接收終止命令。