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《Go实用技巧》go-practical-tips中文版

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Context

1. 为了goroutines更可靠,避免使用context.Background()

在我们同时管理多个任务时,我们会使用goroutine,对吧?每个goroutine专用于特定的功能,比如发HTTP请求或者查询数据库。当这些任务需要暂停时问题就出现了,这也是棘手的地方。因为我们希望goroutines永久停止或阻塞时,有办法退出。

“为什么我们应该避免直接使用 context.Background() ?”

我们之所以避免直接使用 context.Background(),主要是因为它无法在出现问题时停止或取消执行。它是我们用context的最简单形式,没有值(values) 、没有截止日期(截止日期)、没有取消信号(cancellation signals)。当执行卡住或要顺利结束时,可能会出现一个问题。

为了解决这个问题,通常我们依靠两个策略:取消(cancel)和超时(timeout):

context.WithTimeout(ctx, duration)
context.WithTimeoutCause(ctx, duration, errors.New("custom message"))

context.WithCancel(ctx)
context.WithCancelCause(ctx)

context.WithDeadline(ctx)
context.WithDeadlineCause(ctx, deadline, errors.New("custom message"))

有了这些工具,我们启动每个 goroutine 都带有明确的预期:“goroutine可以及时完成任务或者解释为什么不能及时完成,另外必要情况下可以取消任务。”

以下几点请记住:

  • WithTimeout 其实就是换了个名字的 WithDeadline。
  • 最近更新的 Go(版本 1.20 和 1.21)中添加的 XXXCause 函数提供了更好的错误报告。
  • 如果 XXXCause 发生超时,它会提供更详细的错误消息:“context deadline exceeded: custom message.

"channel怎么样?我不想在channel上永久等待。"

为了确保不会无限等待处理channel,更好的管理方法是使用 select 语句,它允许我们设置超时选项:

select{
  case result := <-chfmt.Println("Received result:", result)
  case <-time.After(5*time.Second):
    fmt.Println("Timed out")
}

不过需要注意:使用 time.After 可能会导致短期内存泄露。在某些情况下,使用time.Timer 或 time.Ticker 可能更有效,因为它们能让我们更好地控制时间。

译者补充:关于 time.After 可能导致内存泄露的文章,可参考学习:

  1. [golang]golang time.After使用不当导致内存泄露问题分析 - luoming1224 - 博客园 (cnblogs.com)
  2. Go坑:time.After可能导致的内存泄露问题分析 - 九卷 - 博客园 (cnblogs.com)

本文将在接下来技巧中深入探讨替代方案及其价值。

2. 不幸得是,context.Value 不是我们的朋友

context.Value 似乎是一个方便的工具,因为它可以在 context 中携带一些数据,然后在需要的地方取出这些数据。

这会让我们的函数签名简介明了,不是吗?典型的例子是这样的:

func A(ctx context.Context, transactionID string){
    payment := db.GetPayment(ctx, transactionID)
    ctx := context.WithValue(ctx, "payment", payment)
    
    B(ctx)
}

func B(ctx context.Context){
    ...
    
    C(ctx)
}

func C(ctx context.Context){
    payment, ok := ctx.Value("payment").(payment)
    ...
}

在这段代码中,函数 A 获取付款记录并将其添加到 context 中, 在 B 内调用的函数 C 检索此付款。这种方法避免直接通过函数 B 传递付款记录,该函数不需要了解付款。

此方法看起来不错,因为:

  • 允许我们省略函数传递特定不使用的数据,就像 B 函数一样。
  • 允许将必要的数据保存在 context 中。
  • 避免函数签名中的额外参数。

为什么不在函数中 A 中直接调用函数 C 呢?通常情况下,C与B的逻辑结合得很深,可能依赖它的某些计算和参数。

那么问题出在哪里呢?问题就出在这里:

  • 放弃了Go在编译过程中提供的类型检查安全性。
  • 我们将数据放入黑匣子中并希望以后能再找到它,而一周之后可能就像盲人搜索一样。
  • 由于隐士传递,付款数据似乎可有可无,但实际上非常重要。

从个人角度来看,使用 ctx.Value 的主要问题在于它如何隐藏数据。这就像把东西放在一个没有明确标签的保险箱里。当然,数据被保存起来了,但检索数据却成了一个猜谜游戏。

明确我们正在传递的消息通常会减少以后的麻烦。

"那么,什么时候适合使用 context.Value() ?"

最好限制它的使用范围,但 Go 文档建议在跨API和进程间传递请求范围的值时使用它。以下是一些很好的用途:

你可以考虑使用它来跟踪某些与请求相关的数据,例如:

  • 跟踪请求的开始时间
  • 记录访问者的IP地址
  • 管理追踪和跨度IDs
  • 识别正在访问的HTTP路由
  • ....

上面例子中 'payment' 支付数据与请求无关吗?

如果 ‘payment’ 支付信息在多个函数中都很重要,那么在函数参数显示传递它会更清晰、安全,并且有助于任何阅读代码的人立即理解该函数直接与‘payment’支付数据交互。

一般来说,最好避免在 context 中嵌入关键业务数据,这种策略可以保持代码清晰度和可维护性。

3. 使用context.WithoutCancel 保持 context 活跃

当在Go中实用context时,非常简单的一件就是直接使用带有取消功能的context。如果取消父级context,所有子context也会被取消。

比如,下面这个简单的例子:

parentCtx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
childCtx, _ := context.WithCancel(parentCtx)

go func(ctx context.Context){
    <-ctx.Done()
    fmt.Println("Child context done")
}(childCtx)

cancel()

此段代码中,一旦我们取消 parentCtx, childCtx 也会被取消。这通常是我们想要的,但有时我们可能需要一个子context能够继续运行,即使父级context被取消了。

在Go中处理HTTP请求时,我们会经常遇到一个场景:在处理主请求后启动goroutine处理任务,如果处理不仔细可能会导致错误:

func handleRequest(req *http.Request){
    ctx := req.Context()
    
    go hookAfterRequest(ctx)
}

另外,在我们考虑处理HTTP请求时,希望即使客户端断开连接,我们仍然需要记录详细信息并收集指标,而不是取消运行。

"好吧,我将为这些任务创建一个新的 context ."

这虽然是一种方法,但我们通常需要一些信息或值来进行日志记录和指标等任务,新的context不会继承原始的context中的任何信息或值。

以下是保留这些值的方法:

parentCtx := context.WithValue(context.Background(), "requestID", "12345")
childCtx, _ := context.WithCancel(parentCtx)

fmt.Println("Propagated value:", childCtx.Value("requestID")) // 12345

类似HTTP请求场景中,为了确保即使 parent context被取消某些操作也能继续,我们可以尝试一下操作:

func handleRequest(req *http.Request){
	ctx := req.Context()
	
	// Create a chile context that doesn't cancel when the parent does
	// 创建一个子context,当父context取消时它不取消
	unCancelLabeCtx := context.WithoutCancel(ctx)
	
	go func(ctx context.Context){
		// 如果父context被取消,日志操作不会被中断
		getMetrics(unCancelLableCtx, req)
	}(unCancelLableCtx)
}

基本上,Go1.21中引入的context.WithoutCancel()函数允许某些操作进行,而不会收到其parent context取消的影响。

4. 使用context.AfterFunc设置取消context后调度函数

现在我们讨论如何在父context停止后仍保持context活跃,这是go1.21中引入的另一个方便实用的特性,即context.AfterFunc。此函数允许你安排回调函数 f 在 ctx 结束后在单独的goroutine中运行,无论是由于取消还是超时。

使用方法如下:

ctx, cancel := context.WithTimeout(parentCtx, 5*time.Second)
defer cancel()

stop := context.AfterFunc(ctx, func(){
	fmt.Println("Cleanup operations after context is done")
})

这段代码设置了一个清理任务,以便在context完成后运行,它对于清理、日志记录或取消后需要发生的其他操作等任务非常有用。

"回调(callback)函数什么时候运行呢?"

一旦parent context的ctx.done通道发送信号,它就会新的goroutine中启动。

"如果context已经取消了怎么办?"

然后回调立即运行,当然是在一个新的goroutine中。

以下是一些概要:

  • AfterFunc 可以在相同的context中多次使用,并且你设置的每个任务都独立运行。
  • 如果调用AfterFunc时,context已经完成,它会立即在新的goroutine中触发该函数。
  • 它提供了一个stop函数,可以让你取消计划的功能。
  • 使用stop函数是非阻塞的,他不会等待函数完成,而是立即停止它。如果你需要该函数和你的主要工作同步,你需要自己管理好顺序。

让我们深入研究一下AfterFunc返回的函数stop() :

stop := context.AfterFunc(ctx, func(){
    ...
})

if stopped := stop(); stopped{
    fmt.Println("Remove the callback before context is done")
}

如果你在context结束之前调用stop()并且回调还没有运行(意味着goroutine还没有触发),stopped将返回true, 表明你成功停止了运行中的回调。

但是,如果stop() 返回false, 则可能意味着函数f已经开始在新的goroutine中运行或者已经停止。

5. 使用未导出的空结构体(struct{})作为context key

Context(context.Context)非常适合传递请求范围的值、取消信号和截止日期(deadline),有时你可能需要从context中添加和检索值。例如:

func main(){
    ctx := context.WithValue(context.Background(),"data","request-scoped data")
    
    handleRequest(ctx)
}

func handleRequest(ctx context.Context){
    fmt.Println("data:",ctx.Value("data"))
}
// Output: "data: request-scoped data"

这里的挑战要确保用在context中存储值的key是唯一的。

如果程序另一部分中的其他人使用相同的字符串“data”作为key,则可能出现冲突。为了避免这种情况,你可以使用空的、未导出的结构体作为key,因为每个结构体在包范围内(package scope)都是唯一的:

type empty struct{}
type anotherEmpty struct{}

func main(){
    ctx := context.WithValue(context.Background(), empty{}, "request-scoped data")
    
    handleRequest(ctx)
}

func handleRequest(ctx context.Context){
    fmt.Println("data:", ctx.Value(empty{}))
    fmt.Println("data:", ctx.Value(anotherEmpty{}))
}
// Output:
// data: request-scoped data
// data: <nil>

基本上,使用未导出的(私有)空结构可以帮助避免与其他包的任何潜在冲突。

"我可以使用其他类型,但基础类型仍然是string 或int吗?"

当然可以使用另外一种类型,它应该避免冲突。例如底层类型为int的number(0)和int(0)是不同的:

type number int

func main(){
    ctx := context.WithValue(context.Background(), number(0), "value from number type")
	
    ctx = context.WithValue(ctx, 0, "value from int type")
    
    handleRequest(ctx)
}

func handleRequest(ctx context.Context){
    fmt.Println("data:", ctx.Value(number(0)))
    fmt.Println("data:", ctx.Value(0))
}

这是可行的,因为在Go中,只有当两个interface{}的类型和值都匹配时,它们的值才相等。所以,它们是不同的类型,并不相等。

  • 第一个值:{type: number, value: 0}
  • 第二个值:{type: int, value: 0}

它们是不同的类型,因此它们并不相等。

“但是为什么要使用空的struct{}呢?”

空结构体不会分配任何内存,因为它没有字段,因此没有数据,它们的类型仍然可以唯一标识context 值,这将它成为key的轻量级且无冲突的选项。

当然,在某些情况下,你仍然可以使用具有基础元类型的类型定义:

在编写业务逻辑时使用context值可能很棘手。因为它隐式传递数据,所以存在编译性安全问题,可能难以跟踪和调试。

6. 处理延迟调用的错误以防止忽视错误

在延迟调用中很容易忽视错误处理,这可能让我们陷入困境:

func doSomething() error{
	file, err := os.Open("file.txt")
	if err != nil{
		return err
	}
	defer file.Close()
	
	...
}

在这段代码中如果关闭文件失败,可能是因为某些内容未正确写入或文件系统中存在故障。如果我们不检查该错误,那么我就错过了捕获和处理潜在关键问题的机会。

如果我们现在坚持使用defer,我们基本上有三种方法来处理它:

  • 我们可以将错误作为函数返回的一部分进行处理。
  • 我们可以让程序panic,这可能有点严重。除非它是一个真正严重的错误,足以证明程序奔溃是合理的。
  • 或者我们可以只是记录错误并继续。这很简单但意味着你没有主动处理错误,只是注意它发生了。

但是如果将其作为函数错误处理呢?这是有点差异的。我们可以使用命名返回值来巧妙管理它:

func DoSomething(path string)(err error){
	file, err := os.Open(path)
	if err != nil{
		return err
	}
	
	defer func(){
		if cerr := file.Cloes(); cerr != nil{
			err = errors.Join(err, cerr)
		}
	}()
	
	...
}

在此版本中,使用命名的返回变量err作为函数的错误返回。

在延迟函数内,检查file.Close()是否返回错误(捕获为cerr)。如果确实如此,我们使用errors.Join将其与可能已经存在的任何现有错误合并(而不是wrap)。这样,该函数可以返回反映文件打开和文件关闭操作问题的错误。

或者,代码简化一下:

defer func(){
	err = errors.Join(err, file.Close())
}()

简化版本质上做同样的事情,但将其压缩为defer内的一行。现在,即使是这种较短的方法,也会因为匿名函数而增加一些复杂性,因为匿名函数增加了嵌套,会使代码更难理解。

实际上,还有另外一种方法可以使用简洁的辅助函数来处理延迟调用的错误:

defer closeWithError(&err, file.Close)   // 注:原文这里file传入,译者改为file.Close

func closeWithError(err *error, f func() error) {
    *err = errors.Join(*err, f())
}

"等等,这不会因为err为nil时*err而导致panic吗?"

这是合理的担忧,但问题在于:它实际上运行的很好。

原因如下:在Go中,error是一个interface{},并且nil error的行为方式与nil指针其他类型(例如*int)的行为不同。

一个nil error在内部标识为{type = nil, value = nil},但准确地说他仍然是一个有效的、可用的值(interface接口的零值)。

所以当我们在defer closeWithError(&err, file.Close)调用中使用&err时,我们并不是在处理nil指针场景。我们实际上得到的是一个指向interface变量的指针,该变量本身保存着{type=nil, value=nil}.

这意味着在closeWithError函数中,当我们使用*err间接引用错误指针以分配新值时,我们不会因为间接引用nil指针(这可能导致panic)。相反,我们正在做的是通过接口interface变量的指针修改其值。这是一个安全的操作,可以避免你猜测的panic。

此解决方案的灵感来自David Nix (@davidnix_) / X

7. 始终跟踪goroutine的生命周期

Goroutines是堆栈式的,这意味着它们比其他语言中类似结构占用更多的内存,每个至少2kb,虽然很小但不可忽略。

每次使用 go doSomething()启动goroutine时,都会立即保留2kb内存(在Go1.2中为4kb,在Go1.4中增加到8kb)。

因此,缺点是当你的Go程序同时处理很多事情时,与没有这种堆栈分配的语言相比,它的内存使用量会增长得更快。

这个初始大小是一个起点,Go runtime(运行时) 会在执行过程中自动调整 goroutines的堆栈大小,以适应每个goroutine工作负载的内存需求。

这个过程是这样的:当goroutine的堆栈达到其当前限制时,Go runtime(运行时) 会检测到这种情况并分配更大的堆栈空间。然后,它将现有堆栈的内容复制到新的、更大的堆栈(stack),并使用这个扩展的堆栈空间继续goroutine的执行。

我个人遇到过使用一堆带有for循环和time.Sleep的goroutine的情况,如下所示:

func Job(d time.Duration){
    for ;; time.Sleep(d){
        ...
    }
}
for Job(d time.Duration){
    for{
        ...
        time.Sleep(d)
    }
}

这样写看起来很方便,但它有着缺点。

当我们谈论优雅地关闭你的应用程序时,正如我们在本主题**“优雅地关闭你的应用程序”**(译者注:在后文中,还未翻译)部分中概述的那样,我们遇到某些功能的棘手问题,例如time.Sleep,它本质上不能很好地支持优雅关闭。

  • Sleep -> SIGTERM -> Running -> Interrupted
    • 睡眠 -> sigterm -> 运行 -> 终端

(译者注,此处有个超链接,是下一篇待翻译内容)

因此,对于不会自然结束的任务,例如提供网络连接或监视配置文件,最好使用取消信号(cancellation signals)或条件来明确定义这些任务何时应停止。

func Job(ctx context.Context, d time.Duration){
    for{
        select{
        case <- ctx.Done():
            return
        default:
            ...
            time.Sleep(d)
        }
    }
}

在此设置中,context应从一个base context派生,当收到SIGTERM时,该上下文将被取消。这样,至少我们知道任务不会被意外终端,即使是在程序终止时。

但这并不能完全解决问题,如果需要随时停止goroutine怎么办呢?这在下一篇中讨论。

现在,考虑另一种情况,其中goroutine可能会永远卡住:

func Worker(jobs <-chan int){
    for i := range jobs{
        ...
    }
}
jobs := make(chan int)
go worker(jobs)

你可能认为确认routine何时结束很简单,只需关闭jobs channel即可。

但jobs channel到底什么时候关闭呢?如果出现错误并且我们没有close channel 并从函数返回,则goroutine会无限期挂起,从而导致内存泄漏。

因此,明显知道goroutine何时启动和停止,并将context传递到长时间运行的进程中,这是很重要的。

8. 避免使用time.Sleep(),因为它不能被context感知和被中断

当你使用time.Sleep()来让Go应用程序暂停执行时,它看似简单缺有一个显著缺点:它不具有context感知能力和无法被中断。

假设你有一个正在关闭的应用程序。

如果有一个函数当前由于time.Sleep()处于休眠,我们无法唤醒它并让它停止正在做的事情。它会自行醒来,开始执行下一行代码,只有那时它才会意识到:“哦,我应该停止”,因为应用程序的其余部分正在关闭。

这是一个个人‘趣闻‘。我自己实际上也犯过这个错误,它变成了一个非常好的学习经验:

func doJob(d time.Duration){
    for ;; time.Sleep(d){
        ...
    }
}

func doJob(){
    for{
        ...
        time.Sleep(d)
    }
}

该函数执行一些工作,在循环中使用time.Sleep()暂停5秒,然后继续。问题是,这些循环无法通过context取消来停止。

更好的方法是让你的函数尊重context:

func doWork(ctx context.Context, d time.Duration){
    for{
        select{
            case <-ctx.Done():
            	return
            default:
            	time.Sleep(d)
        }
        ...
    }
}

这个版本有点冗长,但尊重context。例如,如果发送关闭信号,该函数会检查context,如果完成则可以立即停止:

  1. ->doWork-> sleep-> shutdown->ctx.Done()->out
  2. ->doWork->shutdown-> sleep-> ctx.Done()-> out

还有一个问题。

我们必须等待睡眠持续时间结束,该持续时间可能长达5秒甚至更长,具体取决于作业中延迟的设置方式。如果你需要立即响应关闭命令,这并不理想。

因此,虽然这种方法更好,但并不完美。

也许我们可以做的更好?

我们一直在使用time包来管理暂停,所以我们可以考虑一些调整来改进这些工作方式。

func doWork(ctx context.Context, d time.Duration){
    for{
        select{
            case <-ctx.Done():
            	return
            case <-time.After(d):
            
        }
        ...
    }
}

这个策略很简单并且完成工作,但她也有些缺陷。

  • 它每次运行循环时都会创建一个新的计时器通道(timer channel),这可能会导致不必要的分配。
  • 另外,Go社区经常指出,存在短期内存泄漏问题。如果函数在计时器耗尽之前由于ctx.Done()而退出,则time.After计时器仍在后台嘀嗒作响直到完成,这并不理想。

现在,我们需要考虑一个稍微复杂的解决方案,可以更有效地处理计时器:

func doWork(ctx context.Context, d time.Duration){
    delay := time.NewTimer(d)
    
    for{
        select{
            case <-ctx.Done():
                if !delay.Stop(){
                    <-delay.C
                }
            	return
            case <-delay.C:
            	_ = delay.Reset(d)
        }
        ...
    }
}

在这里,我们使用单个计时器并在每个循环重置它,这样效率更高。当context完成时,停止计时器以防止任何泄漏非常重要。

如果计时器已经停止,我们确保通过接受delay.C来清楚通道。

"为什么不只是Ticker?"

对于某些场景来说,Tickers是一个更干净的解决方案。

timers通常用于一次性事件,ticker用来处理重复行事件。然而,使用ticker的细微差别之一是,它不会停下来检查前一个任务是否已完成,而是会根据设置的时间间隔继续滚动。

例如,如果我们将Ticker设为1分钟,但我们的任务需要2分钟,则无论如何,Ticker仍会一分钟后发送到channel。这意味着一旦我们的较长任务完成,Ticker会立即触发该任务立即重新开始。

"我们可以在每个任务完成后重置Ticker以避免任务重叠吗?"

答案是...也许不能。

举个例子来说明这一点:

func doWork(ctx context.Context, d time.Duration){
    now := time.Now()
    delay := time.NewTicker(d)
    
    for{
        workIn2Minute()
        delay.Reset(d)
		
        select{
       	case <-ctx.Done():
            delay.Stop()
        case <-delay.C:
        }
    }
}

在此设置中,即使我们在workIn2Minute()完成后重置了Ticker, 但在任务运行中,Ticker的tick可能已经发送到channel。这可能会导致下一个任务立即开始。这不是我们想要的结果。

现在,考虑更改workIn2Minute()作业的位置:

func doWork(ctx context.Context, d time.Duration){
    now := time.Now()
    delay := time.NewTicker(d)
    
    for{
        select{
       	case <-ctx.Done():
            delay.Stop()
        case <-delay.C:
        }
        
        workIn2Minute()
        delay.Reset(d)
    }
}

在延迟之后执行workIn2Minute函数,同样没有其作用,因为在执行workIn2Minute时,tick已经发送到channel。因此,我们需要在执行任务之前delay.Stop()ticker,任务完成后重置它。然而,这又将我们带回到Timer解决方案。

请注意,当任务放置在delay之前时,Timer也会遇到上面问题。

9. 实现感知context的Sleep函数

正如前面技巧中指出:常规time.Sleep()并不关心context。

之前已经讨论过一个解决方案,但是每次需要时都需要编辑它可能会很麻烦。那么,如何制作一个更加友好的版本,其行为类似Sleep功能,并且遵守context被cancel(取消)的情况呢?

可以创建一个‘fake’(假) sleep 函数,如果 context 发出信号,该函数就会停止:

func Sleep(ctx context.Context, d time.Duration) error{
    timer := time.NewTimer(d)
    defer timer.Stop()
    
    select{
    case <-ctx.Done():
        retrun ctx.Err()
    case <-timer.C:
    	return nil    
    }
}

这个函数允许暂停Go代码,但是如果有东西告诉context停止,sleep就会提前结束,如下所示:

func Job(context.Context){
    for{
        select{
            case <-ctx.Done:
            	return
            default:
            	...
            	_ = Sleep(ctx, 10*time.Second)
        }
    }
}

"等等,上面为什么不处理sleep()的错误呢?"

嗯, 当然可以处理,但是没有必要。

大多数时候,当context取消时,并不是sleep函数出了问题。通常是由于程序中存在更大的问题, 包括但不限于sleep部分。

如果代码中的sleep()之后还有其他步骤,并且他们被设计监听context,那么context被取消时,它们也会停止。

因此,让我们简化上面的sleep函数,使其更短、直接:

- func Sleep(ctx context.Context, d time.Duration) error {
+ func Sleep(ctx context.Context, d time.Duration) {
    timer := time.NewTimer(d) 
    defer timer.Stop()

    select {
    case <-ctx.Done():
-       return ctx.Err()
+       return  
    case <-timer.C:
-       return nil
+       return
    }
}

这样,该函数就更容易使用并集成到各个需要感知context停止的代码部分中。

Concurrency & Synchronization并发和同步

1. Goroutines之间的信号传递,优先选择chan struct{}而不是chan bool

当使用goroutines时,需要在它们之间发信号,我们可能需要知道选择使用chan bool 还是chan strcut{}.

为什么更倾向于chan struct{}?

chan bool也可以发出信号。它发送的是布尔值true或false, 值可能带有特定的含义,具体取决于自己的配置。但这就是棘手的地方:

type JobDispatcher struct{
    start chan bool
}

func NewJobDispatcher() *JobDispatcher{
    return &JobDispatcher{
        start: make(chan bool),
    }
}
// Unclear: What does sending true or false mean?

当你使用它时,可能会感到困惑。

比如,你将true给start字段?true意味着停止吗?它并不是清晰的,当其他人试图弄清楚你的代码时,甚至过待时间你再看它是,可能会导致一些停顿。

现在,我们来谈谈chan struct{},这种类型纯粹用于发信号,因为struct{}类型根本不占用任何内存,就像在说“嘿,发生了一些事情”。而不发送任何实际数据。

type JobDispatcher struct{
    start chan struct{}
}

func NewJobDispatcher() *JobDispatcher{
    return &JobDispatcher{
        start: make(chan start{}),
    }
}

func (j *JobDispatcher) Start(){
    j.start <- struct{}{}
}
// Clear: Sending anything means "start the job"

这里的主要优点是什么呢?

  • 首先,由于struct{}大小为零,因此给chan struct{}发送值实际上不会在通道中移动任何数据,它只是信号。这是一个微妙但很好的内存优化。
  • 当开发人员在代码中看到chan struct{}时,立即清楚该通道用于发送信号,从而减少混乱.

缺点是什么呢?

  • 这有点笨拙的struct{}{}语法,但这种小小不变非常值得。因为当你想要的只是一个简单的信号时,它可以防止通道被滥用于传输数据。

对于一次性信号,你甚至可能不需要发送值。你可以关闭频道:

func(j *JobDispatcher) Start(){
    close(j.start)
}

关闭通道是一种明确而有效向多个接收器发出信号的方法,二不许发送任何数据表明工作开始。

2. 缓冲channel作为信号量来限制Goroutine执行

当我们想要控制多个goroutine可以同时访问特定资源时,使用信号量是一个不错的选择。我们可以简单的使用Go中的缓冲通道创建信号量。

通道的大小决定了可以同时运行的goroutine的数量:

semaphore := make(chan struct{}, numTokens)

基本流程人如下:

  • Goroutine尝试向通道发送一个值,占用一个可用槽。
  • 一旦goroutine完成其任务,它就会从通道中删除该值,从而释放该槽位以供另一个goroutine使用。
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(10)

for i := 0; i < 10; i++{
    go func(id int){
        defer wg.Done()
        semaphore <-struct{}{} // Acquire a token
        ...
        <-semaphore  // Release the token.
    }(i)
    
    wg.Wait()
}

在这个代码片段中:

  • wg.Add(10): 设置10个goroutine.
  • make(chan struct{}, 3): 初始化一个信号量,只允许3个goroutine同时运行。

如果你正在寻找一种更结构化的方式,我们可以定义一个Semaphore类型来封装所有与信号量相关的操作:

type Semaphore chan struct{}

func NewSemaphore(maxCount int) Semaphore{
    return make(chan struct{}, maxCount)
}

func(s Semaphore) Acquire(){
    s <- struct{}{}
}

func(s Semaphore) Release(){
    <-s
}

使用这种自定义封装的信号类型可以简化管理资源访问的方式:

func doSomething(semaphore *Semaphore){
    semaphore.Acquire()
    defer semaphore.Release()
    ...
}

此外,对于更复杂的场景,你看需要查看http://golang.org/x/sync/semaphore包,它提供了一个加权信号量实现。

当某些任务可能需要比其它任务更多的资源时,这特别有用,例如管理数据库连接池,其中某些操作同时需要多个连接。

加权信号量允许的那个goroutine一次消耗多个槽。

未完待翻译,感兴趣可以先看原仓库英文版

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《Go实用技巧》go-practical-tips中文版

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