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Go语言标准库之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。

为什么需要Context

基本示例

全局变量方式

通道方式

官方版的方案

当子goroutine又开启另外一个goroutine时,只需要将ctx传入即可:

Context初识

Go1.7加入了一个新的标准库context,它定义了Context类型,专门用来简化 对于处理单个请求的多个 goroutine 之间与请求域的数据、取消信号、截止时间等相关操作,这些操作可能涉及多个 API 调用。

对服务器传入的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递上下文,或者可以使用WithCancelWithDeadlineWithTimeoutWithValue创建的派生上下文。当一个上下文被取消时,它派生的所有上下文也被取消。

Context接口

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:

其中:

  • 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;

Background()和TODO()

Go内置两个函数:Background()TODO(),这两个函数分别返回一个实现了Context接口的backgroundtodo。我们代码中最开始都是以这两个内置的上下文对象作为最顶层的partent context,衍生出更多的子上下文对象。

Background()主要用于main函数、初始化以及测试代码中,作为Context这个树结构的最顶层的Context,也就是根Context。

TODO(),它目前还不知道具体的使用场景,如果我们不知道该使用什么Context的时候,可以使用这个。

backgroundtodo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。

With系列函数

此外,context包中还定义了四个With系列函数。

WithCancel

WithCancel的函数签名如下:

WithCancel返回带有新Done通道的父节点的副本。当调用返回的cancel函数或当关闭父上下文的Done通道时,将关闭返回上下文的Done通道,无论先发生什么情况。

取消此上下文将释放与其关联的资源,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。

上面的示例代码中,gen函数在单独的goroutine中生成整数并将它们发送到返回的通道。 gen的调用者在使用生成的整数之后需要取消上下文,以免gen启动的内部goroutine发生泄漏。

WithDeadline

WithDeadline的函数签名如下:

返回父上下文的副本,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。当截止日过期时,当调用返回的cancel函数时,或者当父上下文的Done通道关闭时,返回上下文的Done通道将被关闭,以最先发生的情况为准。

取消此上下文将释放与其关联的资源,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。

上面的代码中,定义了一个50毫秒之后过期的deadline,然后我们调用context.WithDeadline(context.Background(), d)得到一个上下文(ctx)和一个取消函数(cancel),然后使用一个select让主程序陷入等待:等待1秒后打印overslept退出或者等待ctx过期后退出。 因为ctx50秒后就过期,所以ctx.Done()会先接收到值,上面的代码会打印ctx.Err()取消原因。

WithTimeout

WithTimeout的函数签名如下:

WithTimeout返回WithDeadline(parent, time.Now().Add(timeout))

取消此上下文将释放与其相关的资源,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,通常用于数据库或者网络连接的超时控制。具体示例如下:

WithValue

WithValue函数能够将请求作用域的数据与 Context 对象建立关系。声明如下:

WithValue返回父节点的副本,其中与key关联的值为val。

仅对API和进程间传递请求域的数据使用上下文值,而不是使用它来传递可选参数给函数。

所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,以避免使用上下文在包之间发生冲突。WithValue的用户应该为键定义自己的类型。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。

使用Context的注意事项

  • 推荐以参数的方式显示传递Context
  • 以Context作为参数的函数方法,应该把Context作为第一个参数。
  • 给一个函数方法传递Context的时候,不要传递nil,如果不知道传递什么,就使用context.TODO()
  • Context的Value相关方法应该传递请求域的必要数据,不应该用于传递可选参数
  • Context是线程安全的,可以放心的在多个goroutine中传递

客户端超时取消示例

调用服务端API时如何在客户端实现超时控制?

server端

client端

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