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  • Go 语言 context 都能做什么?

原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/7IliODEUt3JpEuzL8K_sOg

很多 Go 项目的源码,在读的过程中会发现一个很常见的参数 ctx,而且基本都是作为函数的第一个参数。

为什么要这么写呢?这个参数到底有什么用呢?带着这样的疑问,我研究了这个参数背后的故事。

开局一张图:

核心是 Context 接口:

// A Context carries a deadline, cancelation signal, and request-scoped values
// across API boundaries. Its methods are safe for simultaneous use by multiple
// goroutines.
type Context interface {
    // Done returns a channel that is closed when this Context is canceled
    // or times out.
    Done() <-chan struct{}

    // Err indicates why this context was canceled, after the Done channel
    // is closed.
    Err() error

    // Deadline returns the time when this Context will be canceled, if any.
    Deadline() (deadline time.Time, ok bool)

    // Value returns the value associated with key or nil if none.
    Value(key interface{}) interface{}
}

包含四个方法:

  • Done():返回一个 channel,当 times out 或者调用 cancel 方法时。
  • Err():返回一个错误,表示取消 ctx 的原因。
  • Deadline():返回截止时间和一个 bool 值。
  • Value():返回 key 对应的值。

有四个结构体实现了这个接口,分别是:emptyCtxcancelCtxtimerCtx 和 valueCtx

其中 emptyCtx 是空类型,暴露了两个方法:

func Background() Context
func TODO() Context

一般情况下,会使用 Background() 作为根 ctx,然后在其基础上再派生出子 ctx。要是不确定使用哪个 ctx,就使用 TODO()

另外三个也分别暴露了对应的方法:

func WithCancel(parent Context) (ctx Context, cancel CancelFunc)
func WithDeadline(parent Context, deadline time.Time) (Context, CancelFunc)
func WithTimeout(parent Context, timeout time.Duration) (Context, CancelFunc)
func WithValue(parent Context, key, val interface{}) Context

遵循规则

在使用 Context 时,要遵循以下四点规则:

  1. 不要将 Context 放入结构体,而是应该作为第一个参数传入,命名为 ctx
  2. 即使函数允许,也不要传入 nil 的 Context。如果不知道用哪种 Context,可以使用 context.TODO()
  3. 使用 Context 的 Value 相关方法只应该用于在程序和接口中传递和请求相关的元数据,不要用它来传递一些可选的参数。
  4. 相同的 Context 可以传递给不同的 goroutine;Context 是并发安全的。

WithCancel

func WithCancel(parent Context) (ctx Context, cancel CancelFunc)

WithCancel 返回带有新 Done 通道的父级副本。当调用返回的 cancel 函数或关闭父上下文的 Done 通道时,返回的 ctx 的 Done 通道将关闭。

取消此上下文会释放与其关联的资源,因此在此上下文中运行的操作完成后,代码应立即调用 cancel

举个例子:

这段代码演示了如何使用可取消上下文来防止 goroutine 泄漏。在函数结束时,由 gen 启动的 goroutine 将返回而不会泄漏。

package main

import (
    "context"
    "fmt"
)

func main() {
    // gen generates integers in a separate goroutine and
    // sends them to the returned channel.
    // The callers of gen need to cancel the context once
    // they are done consuming generated integers not to leak
    // the internal goroutine started by gen.
    gen := func(ctx context.Context) <-chan int {
        dst := make(chan int)
        n := 1
        go func() {
            for {
                select {
                case <-ctx.Done():
                    return // returning not to leak the goroutine
                case dst <- n:
                    n++
                }
            }
        }()
        return dst
    }

    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
    defer cancel() // cancel when we are finished consuming integers

    for n := range gen(ctx) {
        fmt.Println(n)
        if n == 5 {
            break
        }
    }
}

输出:

1
2
3
4
5

WithDeadline

func WithDeadline(parent Context, d time.Time) (Context, CancelFunc)

WithDeadline 返回父上下文的副本,并将截止日期调整为不晚于 d。如果父级的截止日期已经早于 d,则 WithDeadline(parent, d) 在语义上等同于 parent

当截止时间到期、调用返回的取消函数时或当父上下文的 Done 通道关闭时,返回的上下文的 Done 通道将关闭。

取消此上下文会释放与其关联的资源,因此在此上下文中运行的操作完成后,代码应立即调用取消。

举个例子:

这段代码传递具有截止时间的上下文,来告诉阻塞函数,它应该在到达截止时间时立刻退出。

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "time"
)

const shortDuration = 1 * time.Millisecond

func main() {
    d := time.Now().Add(shortDuration)
    ctx, cancel := context.WithDeadline(context.Background(), d)

    // Even though ctx will be expired, it is good practice to call its
    // cancellation function in any case. Failure to do so may keep the
    // context and its parent alive longer than necessary.
    defer cancel()

    select {
    case <-time.After(1 * time.Second):
        fmt.Println("overslept")
    case <-ctx.Done():
        fmt.Println(ctx.Err())
    }
}

输出:

context deadline exceeded

WithTimeout

func WithTimeout(parent Context, timeout time.Duration) (Context, CancelFunc)

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

取消此上下文会释放与其关联的资源,因此在此上下文中运行的操作完成后,代码应立即调用取消。

举个例子:

这段代码传递带有超时的上下文,以告诉阻塞函数应在超时后退出。

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "time"
)

const shortDuration = 1 * time.Millisecond

func main() {
    // Pass a context with a timeout to tell a blocking function that it
    // should abandon its work after the timeout elapses.
    ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), shortDuration)
    defer cancel()

    select {
    case <-time.After(1 * time.Second):
        fmt.Println("overslept")
    case <-ctx.Done():
        fmt.Println(ctx.Err()) // prints "context deadline exceeded"
    }

}

输出:

context deadline exceeded

WithValue

func WithValue(parent Context, key, val any) Context

WithValue 返回父级的副本,其中与 key 关联的值为 val

其中键必须是可比较的,并且不应是字符串类型或任何其他内置类型,以避免使用上下文的包之间发生冲突。 WithValue 的用户应该定义自己的键类型。

为了避免分配给 interface{},上下文键通常具有具体的 struct{} 类型。或者,导出的上下文键变量的静态类型应该是指针或接口。

举个例子:

这段代码演示了如何将值传递到上下文以及如何检索它(如果存在)。

package main

import (
    "context"
    "fmt"
)

func main() {
    type favContextKey string

    f := func(ctx context.Context, k favContextKey) {
        if v := ctx.Value(k); v != nil {
            fmt.Println("found value:", v)
            return
        }
        fmt.Println("key not found:", k)
    }

    k := favContextKey("language")
    ctx := context.WithValue(context.Background(), k, "Go")

    f(ctx, k)
    f(ctx, favContextKey("color"))
}

输出:

found value: Go
key not found: color

本文的大部分内容,包括代码示例都是翻译自官方文档,代码都是经过验证可以执行的。如果有不是特别清晰的地方,可以直接去读官方文档。

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