Go中groutine通信与context控制实例详解

2024-04-02 19:55

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需求背景:

项目中需要定期执行任务A来做一些辅助的工作，A的执行需要在超时时间内完成，如果本次执行超时了，那就不对本次的执行结果进行处理（即放弃这次执行）。同时A又依赖B，C两个子任务的执行结果。B, C之间相互独立，可以并行的执行。但无论B,C哪一个执行失败或超时都会导致本次任务执行失败。

Groutine的并发控制：

go中对于groutine的并发控制有三种解决方案：

通过channel控制。
父groutine中声明无buffer的chan切片，向要开启的子groutine中传入切片中的一个chan

子groutine执行完成后向这个chan中写入数据(可以是和父groutine通信的也可以不是)

父groutine遍历所有chan并执行 <-chan 操作, 利用无buffer的channel只有读写同时准备好才能执行的特性进行控
WaitGroup控制。
通过sync.Waitgroup, 每开启一个子groutine就执行 wg.Add(1), 子groutine内部执行wg.Done(), 父groutine通过wg.Wait()等待所有子协程
Context控制。
waitGroup和Context应该是Go中较为常用的两种并发控制。相较而言，context对于派生groutine有更强大的控制力，可以控制多级树状分布的groutine。

当然waitGroup的子groutine也可以再开启新的waitGroup并且等待多个孙groutine, 但是不如context的控制更加方便.

Context:

context包提供了四个方法创建不同类型的context

WitchCancel()
WithDeadline()
WithTimeout()
WithValue()

WithValue()主要用于通过context传递一些上下文消息，不在本次讨论中。WithTimeout和WithDeadLine几乎是一致的。但无论哪种，控制groutine都需要使用ctx.Done()方法. Done() 方法返回一个 "只读"的chan <-chan struct{}, 需要编写代码监听这个chan，一旦收到它的消息就说明这个context应当结束了，无论是到达了超时时间还是在某个地方主动cancel()了方法。

看看代码:

var ch1 chan int
var ch2 chan int
<br>// 任务A， 通过最外层的for来控制定期执行
func TestMe(t *testing.T) {
    ch1 = make(chan int, 0)
    ch2 = make(chan int, 0)
    count := 0
    for {
        count ++
        ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second * 2)<br>                // 任务A的逻辑部分，开启子任务B, C。<br>                // B,C通过ch1，ch2和A通信。<br>                // 同时监听ctx.Done，如果超时了立即结束本次任务不继续执行
        go func(ctx context.Context) {
            go g1(ctx, count)
            go g2(ctx, count)
            v1, v2 := -1, -1
            for v1 == -1 || v2 == -1 {
                select {
                case <- ctx.Done():
                    cancel()
                    fmt.Println("父级2超时退出，当前count值为", count, "当前时间：", time.Now())
                    return
                case v1 = <- ch1:
                case v2 = <- ch2:
                }
            }
            fmt.Println("正常执行完成退出, 开启下次循环，当前count值为：", count, "当前 v1: ", v1, "当前 v2: ", v2)
        }(ctx)<br>                // 任务A监控ctx是否到达timeOUT，timeout就终止本次执行
        select {
        case <- ctx.Done():
            fmt.Println("父级1超时退出，当前count值为", count, "当前时间：", time.Now())
        }
        time.Sleep(time.Second * 3)
    }
}
<br>// 改进后的任务B，即使计算出了结果，也不会再向ch1写数据了，不会造成脏数据
func g1 (ctx context.Context, num int) {
    fmt.Println("g1 num", num, "time", time.Now())
    select {
    case <-ctx.Done():
        fmt.Println("子级 g1关闭, 不向channel中写数据")
        return
    default:
        ch1 <- num
    }
}
<br>// 改进前的任务C
func g2 (ctx context.Context, num int) {
    fmt.Println("g2 num", num, "time", time.Now())
    ch2 <- num

基于上述代码，子任务B, C的处理其实有一次较大的变动。一开始B,C都是类似于子任务C，即g2的这种写法。

这种写法在执行完成后就把自身的结果交给channel，父groutine通过channel来读取数据，正常情况下也能工作。但异常情况下，如子任务B执行完成，子任务C(即g2)因为网络通信等原因执行了5s(超过context的最大时长), 就会出现比较严重的问题。到达超时时间后，A检测到了超时就自动结束了本次任务，但g2还在执行过程中。g2执行完成后向ch2写数据阻塞了(因为A已关闭，没有读取ch2的groutine)。下一个循环中A再次开启读取ch1与ch2, 实际上读取ch1是当次的结果，ch2是上次任务中g2返回的结果，导致两处依赖的数据源不一致。

模拟上述情况，将g2做了一些改动如下:

// 在第3次任务重等待3s, 使得它超时<br>func g2 (ctx context.Context, num int) {
    if num == 3 {
        time.Sleep(time.Second * 3)
    }
    fmt.Println("g2 num", num, "time", time.Now())
    ch2 <- num
}

实际上，如果想要通过context控制groutine, 一定要监控Done()方法。如g1所示。相同情况下A超时退出，C仍在执行。C执行完成后先检测Context是否已退出，如果已退出就不再向ch2中写入本次的数据了。(抛砖引玉了，也可能有更好的写法，希望大佬不吝赐教)

将g2改成和g1类似的写法后测试结果如下：

func g2 (ctx context.Context, num int) {
    if num == 3 {
        time.Sleep(time.Second * 10)
        fmt.Println("这次g2 超时，应当g1, g2都不返回")
    }
    fmt.Println("g2 num", num, "time", time.Now())
    select {
    case <-ctx.Done():
        fmt.Println("子级 g2关闭, 不向channel中写数据")
        return
    default:
        ch2 <- num
    }
}