go语言context包功能及操作使用详解
Context包到底是干嘛用的？
我们会在用到很多东西的时候都看到context的影子，比如gin框架，比如grpc，这东西到底是做啥的？
大家都在用，没几个知道这是干嘛的，知其然而不知其所以然
原理说白了就是：
- 当前协程取消了，可以通知所有由它创建的子协程退出
- 当前协程取消了，不会影响到创建它的父级协程的状态
- 扩展了额外的功能：超时取消、定时取消、可以和子协程共享数据
context原理
这就是context包的核心原理，链式传递context，基于context构造新的context
什么时候应该使用 Context？
- 每一个 RPC 调用都应该有超时退出的能力，这是比较合理的 API 设计
- 不仅仅 是超时，你还需要有能力去结束那些不再需要操作的行为
- context.Context 是 Go 标准的解决方案
- 任何函数可能被阻塞，或者需要很长时间来完成的，都应该有个 context.Context
如何创建 Context？
在 RPC 开始的时候，使用 context.Background()
有些人把在 main() 里记录一个 context.Background()，然后把这个放到服务器的某个变量里，然后请求来了后从这个变量里继承 context。这么做是不对的。直接每个请求，源自自己的 context.Background() 即可。
如果你没有 context，却需要调用一个 context 的函数的话，用 context.TODO()
如果某步操作需要自己的超时设置的话，给它一个独立的 sub-context（如前面的例子）
主协程通知有子协程，子协程又有多个子协程
package main
import (
"context"
"fmt"
"time"
)
func main() {
ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
//缓冲通道预先放置10个消息
messages := make(chan int, 10)
defer close(messages)
for i := 0; i < 10; i++ {
messages <- i
}
//启动3个子协程消费messages消息
for i := 1; i <= 3; i++ {
go child(i, ctx, messages)
}
time.Sleep(3 * time.Second) //等待子协程接收一半的消息
cancel() //结束前通知子协程
time.Sleep(2 * time.Second) //等待所有的子协程输出
fmt.Println("主协程结束")
}
//从messages通道获取信息，当收到结束信号的时候不再接收
func child(i int, ctx context.Context, messages <-chan int) {
//基于父级的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]被主协程通知结束...\n", i)
break Consume
default:
fmt.Printf("[%d]接收消息: %d\n", i, <-messages)
}
}
}
//任务
func childJob(parent int, name string, ctx context.Context) {
for {
time.Sleep(1 * time.Second)
select {
case <-ctx.Done():
fmt.Printf("[%d-%v]被结束...\n", parent, name)
return
default:
fmt.Printf("[%d-%v]执行\n", parent, name)
}
}
}
运行结果如下
可以看到，改成context包还是顺利的通过子协程退出了
主要修改了几个地方，再ctx向下传递
基于上层context再构建当前层级的context
监听context的退出信号，
这就是context包的核心原理，链式传递context，基于context构造新的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返回绑定当前context的任务被取消的截止时间；如果没有设定期限，将返回ok == false。
Done 当绑定当前context的任务被取消时，将返回一个关闭的channel；如果当前context不会被取消，将返回nil。
Err 如果Done返回的channel没有关闭，将返回nil;如果Done返回的channel已经关闭，将返回非空的值表示任务结束的原因。如果是context被取消，Err将返回Canceled；如果是context超时，Err将返回DeadlineExceeded。
Value 返回context存储的键值对中当前key对应的值，如果没有对应的key,则返回nil。
emptyCtx结构体
实现了context接口，emptyCtx没有超时时间，不能取消，也不能存储额外信息，所以emptyCtx用来做根节点，一般用Background和TODO来初始化emptyCtx
Backgroud
通常用于主函数，初始化以及测试，作为顶层的context
context.Background()
TODO
不确定使用什么用context的时候才会使用
valueCtx结构体
type valueCtx struct{ Context key, val interface{} }
valueCtx利用Context的变量来表示父节点context，所以当前context继承了父context的所有信息
valueCtx还可以存储键值。
WithValue向context添加值
可以向context添加键值
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 &valueCtx{parent, key, val}
}
添加键值会返回创建一个新的valueCtx子节点
Value向context取值
func (c *valueCtx) Value(key interface{}) interface{} {
if c.key == key {
return c.val
}
return c.Context.Value(key)
}
可以用来获取当前context和所有的父节点存储的key
如果当前的context不存在需要的key，会沿着context链向上寻找key对应的值，直到根节点
示例
package main
import (
"context"
"fmt"
"time"
)
func main() {
ctx := context.WithValue(context.Background(), "name1", "root1")
//第一层
go func(parent context.Context) {
ctx = context.WithValue(parent, "name2", "root2")
//第二层
go func(parent context.Context) {
ctx = context.WithValue(parent, "name3", "root3")
//第三层
go func(parent context.Context) {
//可以获取所有的父类的值
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")
}
运行结果
可以看到，子context是可以获取所有父级设置过的key
WithCancel可取消的context
用来创建一个可取消的context，返回一个context和一个CancelFunc，调用CancelFunc可以触发cancel操作。
package main
import (
"context"
"fmt"
"time"
)
func main() {
ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
//第一层
go func(parent context.Context) {
ctx, _ := context.WithCancel(parent)
//第二层
go func(parent context.Context) {
ctx, _ := context.WithCancel(parent)
//第三层
go func(parent context.Context) {
waitCancel(ctx, 3)
}(ctx)
waitCancel(ctx, 2)
}(ctx)
waitCancel(ctx, 1)
}(ctx)
// 主线程给的结束时间
time.Sleep(2 * time.Second)
cancel() // 调用取消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)
}
}
}
结果：
cancelCtx结构体
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() <-chan struct{}
}
WithDeadline-超时取消context
返回一个基于parent的可取消的context，并且过期时间deadline不晚于所设置时间d
WithTimeout-超时取消context
创建一个定时取消context，和WithDeadline差不多，WithTimeout是相对时间
timerCtx结构体
timerCtx是基于cancelCtx的context精英，是一种可以定时取消的context，过期时间的deadline不晚于所设置的时间d
示例：
package main
import (
"context"
"fmt"
"time"
)
func main() {
// 设置超时时间
ctx, _ := context.WithTimeout(context.Background(), 2*time.Second)
//第一层
go func(parent context.Context) {
ctx, _ := context.WithCancel(parent)
//第二层
go func(parent context.Context) {
ctx, _ := context.WithCancel(parent)
//第三层
go func(parent context.Context) {
waitCancel(ctx, 3)
}(ctx)
waitCancel(ctx, 2)
}(ctx)
waitCancel(ctx, 1)
}(ctx)
<-ctx.Done()
// 给时间调用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)
}
}
}
运行结果：
1 do 3 do 2 do 1 end 3 end 2 end
可以看到，虽然我们没有调用cancel方法，5秒后自动调用了，所有的子goroutine都已经收到停止信号
总结核心原理
- Done方法返回一个channel
- 外部通过调用<-channel监听cancel方法
- cancel方法会调用close(channel)
当调用close方法的时候，所有的channel再次从通道获取内容，会返回零值和false
res,ok := <-done:
- 过期自动取消，使用了time.AfterFunc方法，到时调用cancel方法
c.timer = time.AfterFunc(dur, func() {
c.cancel(true, DeadlineExceeded)
})
