GoLang并发控制（下）

context的字面意思是上下文，是一个比较抽象的词，字面上理解就是上下层的传递，上会把内容传递给下，在go中程序单位一般为goroutine，这里的上下文便是在goroutine之间进行传递。

根据现实例子来讲，最常看到context的便是web端。一个网络请求request请求服务端，每一个request都会开启一个goroutine，这个goroutine在逻辑处理中可能会去开启其他的goroutine，例如去开启一个MongoDB的连接，一个request的goroutine开启了很多个goroutine时候，需要对这些goroutine进行控制，这时候就需要context来进行对这些goroutine进行跟踪。即一个请求Request，会需要多个Goroutine中处理。而这些Goroutine可能需要共享Request的一些信息；同时当Request被取消或者超时的时候，所有从这个Request创建的所有Goroutine也应该被结束。

例子讲述完毕，用go的风格再讲一次。

在每一个goroutine在执行之前，都要知道程序当前的执行状态，这些状态都被封装在context变量中，要传递给要执行的goroutine中去，这个上下文就成为了传递与请求同生存周期变量的标准方法。

注意 context是在go 1.7版本之后引入的，以前版本的注意（go更新特别快，每一个版本都变得越来越好，自己第一次接触go语言的时候才1.9版本，实习公司用的好像是1.7，研发团队解体后现在实习用的版本是1.11 短时间版本就如此之大，1.10版本G-M模型改为G-P-M模型，听闻1.12社区会再次优化GC垃圾回收，引入分代）

Context接口
Context的接口定义的比较简洁，我们看下这个接口的方法。

type Context interface {
    Deadline() (deadline time.Time, ok bool)

    Done() <-chan struct{}

    Err() error

    Value(key interface{}) interface{}
}

这个接口共有4个方法，了解这些方法的意思非常重要，这样我们才可以更好的使用他们。

Deadline方法是获取设置的截止时间的意思，第一个返回式是截止时间，到了这个时间点，Context会自动发起取消请求；第二个返回值ok==false时表示没有设置截止时间，如果需要取消的话，需要调用取消函数进行取消。

Done方法返回一个只读的chan，类型为struct{}，我们在goroutine中，如果该方法返回的chan可以读取，则意味着parent context已经发起了取消请求，我们通过Done方法收到这个信号后，就应该做清理操作，然后退出goroutine，释放资源。

Err方法返回取消的错误原因，因为什么Context被取消。

Value方法获取该Context上绑定的值，是一个键值对，所以要通过一个Key才可以获取对应的值，这个值一般是线程安全的。

有了如上的根Context，那么是如何衍生更多的子Context的呢？这就要靠context包为我们提供的With系列的函数了。

Context的继承衍生

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

这四个With函数，接收的都有一个partent参数，就是父Context，我们要基于这个父Context创建出子Context的意思，这种方式可以理解为子Context对父Context的继承，也可以理解为基于父Context的衍生。

通过这些函数，就创建了一颗Context树，树的每个节点都可以有任意多个子节点，节点层级可以有任意多个。

WithCancel函数，传递一个父Context作为参数，返回子Context，以及一个取消函数用来取消Context。 WithDeadline函数，和WithCancel差不多，它会多传递一个截止时间参数，意味着到了这个时间点，会自动取消Context，当然我们也可以不等到这个时候，可以提前通过取消函数进行取消。

WithTimeout和WithDeadline基本上一样，这个表示是超时自动取消，是多少时间后自动取消Context的意思。

WithValue函数和取消Context无关，它是为了生成一个绑定了一个键值对数据的Context，这个绑定的数据可以通过Context.Value方法访问到

引用飞雪无情的代码：

func main() {
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
    go func(ctx context.Context) {
        for {
            select {
            case <-ctx.Done():
                fmt.Println("监控退出，停止了...")
                return
            default:
                fmt.Println("goroutine监控中...")
                time.Sleep(2 * time.Second)
            }
        }
    }(ctx)

    time.Sleep(10 * time.Second)
    fmt.Println("可以了，通知监控停止")
    cancel()
    //为了检测监控过是否停止，如果没有监控输出，就表示停止了
    time.Sleep(5 * time.Second)

}

context.Background() 返回一个空的Context，这个空的Context一般用于整个Context树的根节点。然后我们使用context.WithCancel(parent)函数，创建一个可取消的子Context，然后当作参数传给goroutine使用，这样就可以使用这个子Context跟踪这个goroutine。

在goroutine中，使用select调用<-ctx.Done()判断是否要结束，如果接受到值的话，就可以返回结束goroutine了；如果接收不到，就会继续进行监控。

那么是如何发送结束指令的呢？这就是示例中的cancel函数啦，它是我们调用context.WithCancel(parent)函数生成子Context的时候返回的，第二个返回值就是这个取消函数，它是CancelFunc类型的。我们调用它就可以发出取消指令，然后我们的监控goroutine就会收到信号，就会返回结束。

在引用一段多控制

func main() {
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
    go watch(ctx,"【监控1】")
    go watch(ctx,"【监控2】")
    go watch(ctx,"【监控3】")

    time.Sleep(10 * time.Second)
    fmt.Println("可以了，通知监控停止")
    cancel()
    //为了检测监控过是否停止，如果没有监控输出，就表示停止了
    time.Sleep(5 * time.Second)
}

func watch(ctx context.Context, name string) {
    for {
        select {
        case <-ctx.Done():
            fmt.Println(name,"监控退出，停止了...")
            return
        default:
            fmt.Println(name,"goroutine监控中...")
            time.Sleep(2 * time.Second)
        }
    }
}

示例中启动了3个监控goroutine进行不断的监控，每一个都使用了Context进行跟踪，当我们使用cancel函数通知取消时，这3个goroutine都会被结束。这就是Context的控制能力，它就像一个控制器一样，按下开关后，所有基于这个Context或者衍生的子Context都会收到通知，这时就可以进行清理操作了，最终释放goroutine，这就优雅的解决了goroutine启动后不可控的问题。

在引用一次潘少大佬的代码：

package main

import (
    "context"
    "crypto/md5"
    "fmt"
    "io/ioutil"
    "net/http"
    "sync"
    "time"
)

type favContextKey string

func main() {
    wg := &sync.WaitGroup{}
    values := []string{"https://www.baidu.com/", "https://www.zhihu.com/"}
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())

    for _, url := range values {
        wg.Add(1)
        subCtx := context.WithValue(ctx, favContextKey("url"), url)
        go reqURL(subCtx, wg)
    }

    go func() {
        time.Sleep(time.Second * 3)
        cancel()
    }()

    wg.Wait()
    fmt.Println("exit main goroutine")
}

func reqURL(ctx context.Context, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    url, _ := ctx.Value(favContextKey("url")).(string)
    for {
        select {
        case <-ctx.Done():
            fmt.Printf("stop getting url:%s\n", url)
            return
        default:
            r, err := http.Get(url)
            if r.StatusCode == http.StatusOK && err == nil {
                body, _ := ioutil.ReadAll(r.Body)
                subCtx := context.WithValue(ctx, favContextKey("resp"), fmt.Sprintf("%s%x", url, md5.Sum(body)))
                wg.Add(1)
                go showResp(subCtx, wg)
            }
            r.Body.Close()
            //启动子goroutine是为了不阻塞当前goroutine，这里在实际场景中可以去执行其他逻辑，这里为了方便直接sleep一秒
            // doSometing()
            time.Sleep(time.Second * 1)
        }
    }
}

func showResp(ctx context.Context, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    for {
        select {
        case <-ctx.Done():
            fmt.Println("stop showing resp")
            return
        default:
            //子goroutine里一般会处理一些IO任务，如读写数据库或者rpc调用，这里为了方便直接把数据打印
            fmt.Println("printing ", ctx.Value(favContextKey("resp")))
            time.Sleep(time.Second * 1)
        }
    }
}

首先调用context.Background()生成根节点，然后调用withCancel方法，传入根节点，得到新的子Context以及根节点的cancel方法（通知所有子节点结束运行），这里要注意：该方法也返回了一个Context，这是一个新的子节点，与初始传入的根节点不是同一个实例了，但是每一个子节点里会保存从最初的根节点到本节点的链路信息，才能实现链式。

程序的reqURL方法接收一个url，然后通过http请求该url获得response，然后在当前goroutine里再启动一个子groutine把response打印出来，然后从ReqURL开始Context树往下衍生叶子节点（每一个链式调用新产生的ctx）,中间每个ctx都可以通过WithValue方式传值（实现通信），而每一个子goroutine都能通过Value方法从父goroutine取值，实现协程间的通信，每个子ctx可以调用Done方法检测是否有父节点调用cancel方法通知子节点退出运行，根节点的cancel调用会沿着链路通知到每一个子节点，因此实现了强并发控制，流程如图：

044svco84sif9rjebqagmar0fp.png

context使用规范

最后，Context虽然是神器，但开发者使用也要遵循基本法，以下是一些Context使用的规范：

Do not store Contexts inside a struct type; instead, pass a Context explicitly to each function that needs it. The Context should be the first parameter, typically named ctx；不要把Context存在一个结构体当中，显式地传入函数。Context变量需要作为第一个参数使用，一般命名为ctx；
Do not pass a nil Context, even if a function permits it. Pass context.TODO if you are unsure about which Context to use；即使方法允许，也不要传入一个nil的Context，如果你不确定你要用什么Context的时候传一个context.TODO；
Use context Values only for request-scoped data that transits processes and APIs, not for passing optional parameters to functions；使用context的Value相关方法只应该用于在程序和接口中传递的和请求相关的元数据，不要用它来传递一些可选的参数；
The same Context may be passed to functions running in different goroutines; Contexts are safe for simultaneous use by multiple goroutines；同样的Context可以用来传递到不同的goroutine中，Context在多个goroutine中是安全的；