Go语言实现定时器的原理及使用详解
yuzhang_zy 人气:00. 前言
在进行并发编程时,有时候会需要定时功能,比如监控某个GO程是否会运行过长时间、定时打印日志等等。
GO标准库中的定时器主要有两种,一种为Timer定时器,一种为Ticker定时器。Timer计时器使用一次后,就失效了,需要Reset()才能再次生效。而Ticker计时器会一直生效,接下来分别对两种进行介绍。
1. Timer定时器
首先介绍一下GO定时器的实现原理。
在一个GO进程中,其中的所有计时器都是由一个运行着 timerproc() 函数的 goroutine 来保护。它使用时间堆(最小堆)的算法来保护所有的 Timer,其底层的数据结构基于数组的最小堆,堆顶的元素是间隔超时最近的 Timer,这个 goroutine 会定期 wake up,读取堆顶的 Timer,执行对应的 f 函数或者 sendtime()函数(下文会对这两个函数进行介绍),而后将其从堆顶移除。
接着看看Timer的结构:
type Timer struct { C <-chan Time // contains filtered or unexported fields }
Timer中对外暴露的只有一个channel,这个 channel 也是定时器的核心。当计时结束时,Timer会发送值到channel中,外部环境在这个 channel 收到值的时候,就代表计时器超时了,可与select搭配执行一些超时逻辑。可以通过time.NewTimer、time.AfterFunc或者 time.Afte对一个Timer进行创建。
1.1 time.NewTimer() 和 time.After()
1.1.1 time.NewTimer()
查看以下简单的应用代码:
package main import ( "fmt" "time" ) type H struct { t *time.Timer } func main() { fmt.Println("main") h:=H{t: time.NewTimer(1*time.Second)} go h.timer() time.Sleep(10*time.Second) } func (h *H) timer() { for { select { case <-h.t.C: fmt.Println("timer") } } }
我们创建了一个timer,设置时间为1S。然后使用一个select对timer的C进行接受,GO程运行timer()函数,会一直阻塞直到超时发生(接收到C的数据),此时打印timer。
Stop() 停止 Timer
func (t *Timer) Stop() bool
Stop() 是 Timer 的一个方法,调用 Stop()方法,会停止这个 Timer 的计时,使其失效,之后触发定时事件。
实际上,调用此方法后,此Timer会被从时间堆中移除。
Reset()重置Timer
注意,Timer定时器超时一次后就不会再次运行,所以需要调用Reset函数进行重置。修改select中代码,在Case中添加一个重置的代码:
select { case <-h.t.C: fmt.Println("timer") h.t.Reset(1*time.Second) }
可以看到,会不停的打印timer,这是因为使用了Reset函数重置定时器。
注意!不能随意的对Reset方法进行调用,官网文档中特意强调:
For a Timer created with NewTimer, Reset should be invoked only on stopped or expired timers with drained channels.
大概的意思就是说,除非Timer已经被停止或者超时了,否则不要调用Reset方法,因为,如果这个 Timer 还没超时,不先去Stop它,而是直接Reset,那么旧的 Timer 仍然存在,并且仍可能会触发,会产生一些意料之外的事。所以通常使用如下的代码,安全的重置一个不知状态的Timer(以上的代码中,Reset调用时,总是处于超时状态):
if !t.Stop() { select { case <-h.t.C: default: } } h.t.Reset(1*time.Second)
1.1.2 time.After()
此方法就像是一个极简版的Timer使用,调用time.After(),会直接返回一个channel,当超时后,此channel会接受到一个值,简单使用如下:
package main import ( "fmt" "time" ) func main() { fmt.Println("main") go ticker() time.Sleep(100 * time.Second) } func ticker() { for { select { case <-time.After(1 * time.Second): fmt.Println("timer") } } }
注意,此方法虽然简单,但是没有Reset方法来重置定时器,但是可以搭配for 和select的重复调用来模拟重置。
1.1.3 sendtime函数
NewTimer和After这两种创建方法,会Timer在超时后,执行一个标准库中内置的函数:sendTime,来将当前的时间发送到channel中。
1.2 time.AfterFunc
此方法可以接受一个func类型参数,在计时结束后,会运行此函数,查看以下代码,猜猜会出现什么结果?
package main import ( "fmt" "time" ) func main() { fmt.Println("main") t := time.AfterFunc(1*time.Second, func() { fmt.Println("timer") }) go timer(t) time.Sleep(10 * time.Second) } func timer(t *time.Timer) { select { case <-t.C: fmt.Println("123") } }
结果只打印了main以及timer。这是因为此方法并不会调用上文提到的sendtime()函数,即不会发送值给Timer的Channel,所以select就会一直阻塞。
f函数
特意将AfterFunc和以上的NewTimer和After,就是因为f函数的存在。这种方式创建的Timer,在到达超时时间后会在单独的goroutine里执行函数f,而不会执行sendtime函数。
注意,外部传入的f参数并非直接运行在timerproc中,而是启动了一个新的goroutine去执行此方法。
2. Ticker定时器
Ticker定时器可以周期性地不断地触发时间事件,不需要额外的Reset操作。
其使用方法与Timer大同小异。通过time.NewTicker对Ticker进行创建,简单的使用如下:
package main import ( "fmt" "time" ) func main() { fmt.Println("main") t:=time.NewTicker(1*time.Second) go timer(t) time.Sleep(10 * time.Second) } func timer(t *time.Ticker) { for{ select { case <-t.C: fmt.Println("timer") } } }
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