Go | context

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1. 简介

Go语言的context包是用于在并发编程中传递请求作用域的工具。它解决了在多个goroutine之间传递请求相关数据、控制请求超时、取消请求等问题。

2. 核心接口

Go语言中context包的核心接口是context.Context。它定义了用于传递请求作用域的方法和属性。Context接口包含以下几个主要方法：

  1. Deadline() (deadline time.Time, ok bool)：返回上下文的截止时间（deadline）。如果上下文没有设置截止时间，ok会返回false。

  2. Done() <-chan struct{}：返回一个通道，当上下文被取消或超时时，该通道会被关闭。

  3. Err() error：返回上下文被取消的原因。如果上下文没有被取消，则返回nil。

  4. Value(key interface{}) interface{}：获取与指定键相关联的值。这对于在请求范围内传递数据很有用。

除了这些方法之外，Context接口还包含了一些私有方法，这些方法主要是用于包内实现，而不是供外部使用。

通过这些方法，我们可以控制请求的超时、取消请求，以及在并发编程中传递请求相关的值，使得程序的并发处理更加可靠和灵活。

3. 核心方法

3.1. context.WithCancel

context.WithCancel函数用于创建一个可取消的context，可以通过调用返回的cancel函数来取消该context。下面是一个Go语言代码演示如何使用context.WithCancel：

package mainimport ("context""fmt""time"
)func longRunningTask(ctx context.Context) {for {select {case <-time.After(1 * time.Second):fmt.Println("任务正在执行...")case <-ctx.Done():fmt.Println("任务被取消")return}}
}func main() {// 创建一个父contextparentCtx := context.Background()// 创建一个可取消的子context，并得到一个用于取消的函数ctx, cancel := context.WithCancel(parentCtx)// 启动长时间运行的任务，传入子contextgo longRunningTask(ctx)// 等待3秒后取消任务time.Sleep(3 * time.Second)cancel()// 等待一段时间，以确保长时间运行的任务完成time.Sleep(2 * time.Second)
}

在上面的代码中，我们首先创建了一个父context，使用context.Background()函数。然后，我们使用context.WithCancel函数创建了一个可取消的子context，并得到了一个cancel函数。该函数可以用于取消子context。在longRunningTask函数中，我们使用select语句来等待任务执行或者收到子context的取消信号。

主goroutine等待3秒后，我们调用cancel函数来取消子context，从而触发长时间运行的任务接收到取消信号而退出。然后，我们等待一段时间，以确保长时间运行的任务完成。

运行这个代码，您会看到类似以下内容的输出：

任务正在执行...
任务正在执行...
任务正在执行...
任务被取消

3.2. context.WithTimeout

context.WithTimeout函数用于创建一个带有超时的context，超过指定的时间后，context会自动被取消。下面是一个Go语言代码演示如何使用context.WithTimeout：

package mainimport ("context""fmt""time"
)func longRunningTask(ctx context.Context) {for {select {case <-time.After(1 * time.Second):fmt.Println("任务正在执行...")case <-ctx.Done():fmt.Println("任务被取消或超时")return}}
}func main() {// 创建一个带有5秒超时的contextctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second)defer cancel()// 启动长时间运行的任务，传入带超时的contextgo longRunningTask(ctx)// 等待一段时间，以确保长时间运行的任务完成time.Sleep(8 * time.Second)
}

在上面的代码中，我们使用context.WithTimeout函数创建了一个带有5秒超时的context，并得到了一个cancel函数。然后，我们启动了一个长时间运行的任务，传入了这个带超时的context。

主goroutine等待8秒后，超过了context的超时时间。在超过5秒后，带超时的context会自动取消，长时间运行的任务接收到了取消信号而退出。

运行这个代码，您会看到类似以下内容的输出：

任务正在执行...
任务正在执行...
任务正在执行...
任务正在执行...
任务正在执行...
任务被取消或超时

这证明了在5秒后，带超时的context成功地取消了长时间运行的任务，因为任务超过了指定的超时时间。

3.3. context.WithDeadline

context.WithDeadline函数用于创建一个带有截止时间的context，超过指定的时间后，context会自动被取消。下面是一个Go语言代码演示如何使用context.WithDeadline：

package mainimport ("context""fmt""time"
)func longRunningTask(ctx context.Context) {for {select {case <-time.After(1 * time.Second):fmt.Println("任务正在执行...")case <-ctx.Done():fmt.Println("任务被取消或超时")return}}
}func main() {// 设置截止时间为5秒后deadline := time.Now().Add(5 * time.Second)// 创建一个带有截止时间的contextctx, cancel := context.WithDeadline(context.Background(), deadline)defer cancel()// 启动长时间运行的任务，传入带截止时间的contextgo longRunningTask(ctx)// 等待一段时间，以确保长时间运行的任务完成time.Sleep(8 * time.Second)
}

在上面的代码中，我们使用time.Now().Add(5 * time.Second)来设置截止时间为当前时间加上5秒。然后，我们使用context.WithDeadline函数创建了一个带有截止时间的context，并得到了一个cancel函数。接着，我们启动了一个长时间运行的任务，传入了这个带截止时间的context。

主goroutine等待8秒后，超过了context的截止时间。在超过5秒后，带截止时间的context会自动取消，长时间运行的任务接收到了取消信号而退出。

运行这个代码，您会看到类似以下内容的输出：

任务正在执行...
任务正在执行...
任务正在执行...
任务正在执行...
任务正在执行...
任务被取消或超时

这证明了在截止时间到达后，带截止时间的context成功地取消了长时间运行的任务。

3.4. WithValue

context.WithValue函数用于创建一个带有键值对的context，这些键值对可以在整个context范围内传递。下面是一个Go语言代码演示如何使用context.WithValue：

package mainimport ("context""fmt""time"
)type keyType stringfunc longRunningTask(ctx context.Context) {if value, ok := ctx.Value(keyType("name")).(string); ok {fmt.Printf("任务正在执行，欢迎 %s\n", value)} else {fmt.Println("任务正在执行...")}
}func main() {// 创建一个带有键值对的contextctx := context.WithValue(context.Background(), keyType("name"), "John")// 启动长时间运行的任务，传入带键值对的contextgo longRunningTask(ctx)// 等待一段时间，以确保长时间运行的任务完成time.Sleep(time.Second)
}

在上面的代码中，我们使用context.WithValue函数创建了一个带有键值对的context，并将"John"作为值与"keyType"作为键关联起来。接着，我们启动了一个长时间运行的任务，并在任务中根据键来获取传递的值，然后根据值进行相应的输出。

在主goroutine中，我们使用time.Sleep(time.Second)来保持程序运行，以便长时间运行的任务有足够的时间来执行。

运行这个代码，您会看到类似以下内容的输出：

任务正在执行，欢迎 John

这证明了我们成功地在长时间运行的任务中传递了键值对，并根据传递的值做了相应的处理。这种方式可以在整个context范围内传递请求相关的值，非常适合需要在并发处理中共享信息的场景。

3.5. 组合使用

在Go语言中，您可以组合使用context.WithCancel、context.WithTimeout、context.WithDeadline和context.WithValue来实现更复杂的场景。下面是一个示例代码演示了这种组合用法：

package mainimport ("context""fmt""time"
)type keyType stringfunc longRunningTask(ctx context.Context) {for {select {case <-time.After(1 * time.Second):if value, ok := ctx.Value(keyType("name")).(string); ok {fmt.Printf("任务正在执行，欢迎 %s\n", value)} else {fmt.Println("任务正在执行...")}case <-ctx.Done():fmt.Println("任务被取消或超时")return}}
}func main() {// 创建一个带有截止时间的context，截止时间为当前时间加上5秒deadline := time.Now().Add(5 * time.Second)ctx, cancel := context.WithDeadline(context.Background(), deadline)defer cancel()// 在带截止时间的context中添加一个键值对ctxWithValue := context.WithValue(ctx, keyType("name"), "John")// 启动长时间运行的任务，传入带截止时间和键值对的contextgo longRunningTask(ctxWithValue)// 等待一段时间，以确保长时间运行的任务完成time.Sleep(8 * time.Second)
}

在上面的代码中，我们首先使用context.WithDeadline函数创建了一个带有截止时间的context，并得到了一个cancel函数。然后，我们使用context.WithValue函数在该context中添加了一个键值对。

接着，我们启动了一个长时间运行的任务，并传入了带有截止时间和键值对的context。在任务中，我们在每秒钟输出欢迎信息，如果在context中存在"name"键值对，那么输出欢迎该名字的信息。

主goroutine等待8秒后，超过了context的截止时间。在超过5秒后，带截止时间的context会自动取消，长时间运行的任务接收到了取消信号而退出。

运行这个代码，您会看到类似以下内容的输出：

任务正在执行，欢迎 John
任务正在执行，欢迎 John
任务正在执行，欢迎 John
任务正在执行，欢迎 John
任务正在执行，欢迎 John
任务被取消或超时

这证明了在截止时间到达后，带截止时间的context成功地取消了长时间运行的任务，并且任务在上下文中获取到了传递的键值对。这种组合使用的方式非常灵活，可以根据需求进行不同的扩展和组合。

4. 核心思想

在Go语言中，context的上下层关系可以通过context.WithXXX函数来构建。每个WithXXX函数都会返回一个新的context，该context会继承前一个context的属性，并在此基础上添加新的功能。下面是一个演示context上下层关系的示例代码：

package mainimport ("context""fmt""time"
)func longRunningTask(ctx context.Context, name string) {for {select {case <-time.After(1 * time.Second):fmt.Printf("%s 正在执行任务...\n", name)case <-ctx.Done():fmt.Printf("%s 任务被取消或超时\n", name)return}}
}func main() {// 创建一个父context，设置超时时间为5秒parentCtx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second)defer cancel()// 在父context的基础上，创建一个子context，继承父context的超时时间childCtx, _ := context.WithCancel(parentCtx)// 启动两个长时间运行的任务，分别使用子context和父contextgo longRunningTask(childCtx, "任务1")go longRunningTask(parentCtx, "任务2")// 主goroutine等待3秒后取消子context，模拟任务1超时time.Sleep(3 * time.Second)cancel()// 等待一段时间，以确保长时间运行的任务2完成time.Sleep(2 * time.Second)
}

在上面的代码中，我们首先使用context.WithTimeout函数创建了一个父context，并设置了超时时间为5秒。然后，我们使用context.WithCancel函数在父context的基础上创建了一个子context，并继承了父context的超时时间。

接着，我们启动了两个长时间运行的任务，分别使用子context和父context。其中，任务1使用子context，任务2使用父context。在任务1中，我们在每秒钟输出任务正在执行的信息。在任务2中，我们同样在每秒钟输出信息。

主goroutine等待3秒后，我们调用了cancel函数，取消了子context，模拟了任务1的超时情况。而任务2仍然会继续执行。

运行这个代码，您会看到类似以下内容的输出：

任务1 正在执行任务...
任务2 正在执行任务...
任务1 任务被取消或超时
任务2 正在执行任务...
任务2 正在执行任务...
任务2 正在执行任务...
任务2 任务被取消或超时

这证明了在父context的基础上创建了子context，并且子context继承了父context的超时时间。在子context中调用cancel函数会取消该context及其衍生的所有子context，从而导致长时间运行的任务接收到取消信号而退出。而父context不受子context的影响，继续执行。

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