Go 記錄一次groutine通訊與context控制

DogTwo發表於2022-02-09
GoContext

需求背景:

    專案中需要定期執行任務A來做一些輔助的工作，A的執行需要在超時時間內完成，如果本次執行超時了，那就不對本次的執行結果進行處理（即放棄這次執行）。同時A又依賴B，C兩個子任務的執行結果。B, C之間相互獨立，可以並行的執行。但無論B,C哪一個執行失敗或超時都會導致本次任務執行失敗。

Groutine的併發控制：

    go中對於groutine的併發控制有三種解決方案：

  1. 通過channel控制。
    1. 父groutine中宣告無buffer的chan切片，向要開啟的子groutine中傳入切片中的一個chan
    2. 子groutine執行完成後向這個chan中寫入資料(可以是和父groutine通訊的也可以不是)
    3. 父groutine遍歷所有chan並執行 <-chan 操作, 利用無buffer的channel只有讀寫同時準備好才能執行的特性進行控
  2. WaitGroup控制。
    1. 通過sync.Waitgroup, 每開啟一個子groutine就執行 wg.Add(1), 子groutine內部執行wg.Done(), 父groutine通過wg.Wait()等待所有子協程
  3. Context控制。
    1. waitGroup和Context應該是Go中較為常用的兩種併發控制。相較而言，context對於派生groutine有更強大的控制力，可以控制多級樹狀分佈的groutine。
    2. 當然waitGroup的子groutine也可以再開啟新的waitGroup並且等待多個孫groutine, 但是不如context的控制更加方便.

Context:

    context包提供了四個方法建立不同型別的context

  1. WitchCancel()
  2. WithDeadline()
  3. WithTimeout()
  4. WithValue()

    WithValue()主要用於通過context傳遞一些上下文訊息，不在本次討論中。WithTimeout和WithDeadLine幾乎是一致的。但無論哪種，控制groutine都需要使用ctx.Done()方法. Done() 方法返回一個 "只讀"的chan   <-chan struct{}, 需要編寫程式碼監聽這個chan，一旦收到它的訊息就說明這個context應當結束了，無論是到達了超時時間還是在某個地方主動cancel()了方法。

 

看看程式碼:

var ch1 chan int
var ch2 chan int

// 任務A， 通過最外層的for來控制定期執行
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)
                // 任務A的邏輯部分，開啟子任務B, C。
                // B,C通過ch1，ch2和A通訊。
                // 同時監聽ctx.Done，如果超時了立即結束本次任務不繼續執行
		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("父級2超時退出，當前count值為", count, "當前時間：", time.Now())
					return
				case v1 = <- ch1:
				case v2 = <- ch2:
				}
			}
			fmt.Println("正常執行完成退出, 開啟下次迴圈，當前count值為：", count, "當前 v1: ", v1, "當前 v2: ", v2)
		}(ctx)
                // 任務A監控ctx是否到達timeOUT，timeout就終止本次執行
		select {
		case <- ctx.Done():
			fmt.Println("父級1超時退出，當前count值為", count, "當前時間：", time.Now())
		}
		time.Sleep(time.Second * 3)
	}
}

// 改進後的任務B，即使計算出了結果，也不會再向ch1寫資料了，不會造成髒資料
func g1 (ctx context.Context, num int) {
	fmt.Println("g1 num", num, "time", time.Now())
	select {
	case <-ctx.Done():
		fmt.Println("子級 g1關閉, 不向channel中寫資料")
		return
	default:
		ch1 <- num
	}
}

// 改進前的任務C
func g2 (ctx context.Context, num int) {
	fmt.Println("g2 num", num, "time", time.Now())
	ch2 <- num
}

　　

    基於上述程式碼，子任務B, C的處理其實有一次較大的變動。一開始B,C都是類似於子任務C，即g2的這種寫法。

    這種寫法在執行完成後就把自身的結果交給channel， 父groutine通過channel來讀取資料，正常情況下也能工作。但異常情況下，如子任務B執行完成，子任務C(即g2)因為網路通訊等原因執行了5s(超過context的最大時長), 就會出現比較嚴重的問題。到達超時時間後，A檢測到了超時就自動結束了本次任務，但g2還在執行過程中。g2執行完成後向ch2寫資料阻塞了(因為A已關閉，沒有讀取ch2的groutine)。下一個迴圈中A再次開啟讀取ch1與ch2, 實際上讀取ch1是當次的結果，ch2是上次任務中g2返回的結果，導致兩處依賴的資料來源不一致。

    模擬上述情況，將g2做了一些改動如下:

// 在第3次任務重等待3s, 使得它超時
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
}

　　

 

    實際上，如果想要通過context控制groutine, 一定要監控Done()方法。如g1所示。相同情況下A超時退出，C仍在執行。C執行完成後先檢測Context是否已退出，如果已退出就不再向ch2中寫入本次的資料了。(拋磚引玉了，也可能有更好的寫法，希望大佬不吝賜教)

    將g2改成和g1類似的寫法後測試結果如下：

func g2 (ctx context.Context, num int) {
	if num == 3 {
		time.Sleep(time.Second * 10)
		fmt.Println("這次g2 超時，應當g1, g2都不返回")
	}
	fmt.Println("g2 num", num, "time", time.Now())
	select {
	case <-ctx.Done():
		fmt.Println("子級 g2關閉, 不向channel中寫資料")
		return
	default:
		ch2 <- num
	}
}

 

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