golang并发安全试验-1

之前有聊过 golang 的协程,我发觉似乎还很理论,特别是在并发安全上,所以特结合网上的一些例子,来试验下go routine中 的 channel, select, context 的妙用。

场景-微服务调用

我们用 gin(一个web框架) 作为处理请求的工具,需求是这样的: 一个请求 X 会去并行调用 A, B, C 三个方法,并把三个方法返回的结果加起来作为 X 请求的 Response。 但是我们这个 Response 是有时间要求的(不能超过3秒的响应时间),

可能 A, B, C 中任意一个或两个,处理逻辑十分复杂,或者数据量超大,导致处理时间超出预期, 那么我们就马上切断,并返回已经拿到的任意个返回结果之和。

我们先来定义主函数:

func main() {
	r := gin.New()
	r.GET("/calculate", calHandler)
	http.ListenAndServe(":8008", r)
}

非常简单,普通的请求接受和 handler 定义。其中 calHandler 是我们用来处理请求的函数。

分别定义三个假的微服务,其中第三个将会是我们超时的哪位~

func microService1() int {
	time.Sleep(1*time.Second)
	return 1
}

func microService2() int {
	time.Sleep(2*time.Second)
	return 2
}

func microService3() int {
	time.Sleep(10*time.Second)
	return 3
}

接下来,我们看看 calHandler 里到底是什么

func calHandler(c *gin.Context) {
    ...
	c.JSON(http.StatusOK, gin.H{"code":200, "result": sum})
	return
}

一个典型的 gin Response,我们先不用在意 sum 是什么。

要点1–并发调用

直接用 go 就好了嘛~ 所以一开始我们可能就这么写:

go microService1()
go microService2()
go microService3()

很简单有没有,但是等等,说好的返回值我怎么接呢? 为了能够并行地接受处理结果,我们很容易想到用 channel 去接。 所以我们把调用服务改成这样:

var resChan = make(chan int, 3) // 因为有3个结果,所以我们创建一个可以容纳3个值的 int channel。
go func() {
    resChan <- microService1()
}()

go func() {
    resChan <- microService2()
}()

go func() {
    resChan <- microService3()
}()

有东西接,那也要有方法去算,所以我们加一个一直循环拿 resChan 中结果并计算的方法:

var resContainer, sum int
for {
    resContainer = <-resChan
    sum += resContainer
}

这样一来我们就有一个 sum 来计算每次从 resChan 中拿出的结果了。

要点2–超时信号

还没结束,说好的超时处理呢? 为了实现超时处理,我们需要引入一个东西,就是 context,什么是 context ? 我们这里只使用 context 的一个特性,超时通知(其实这个特性完全可以用 channel 来替代)。

可以看在定义 calHandler 的时候我们已经将 c *gin.Context 作为参数传了进来,那我们就不用自己在声明了。 gin.Context 简单理解为贯穿整个 gin 声明周期的上下文容器,有点像是分身,亦或是量子纠缠的感觉。

有了这个 gin.Context, 我们就能在一个地方对 context 做出操作,而其他正在使用 context 的函数或方法,也会感受到 context 做出的变化。

ctx, _ := context.WithTimeout(c, 3*time.Second) //定义一个超时的 context

只要时间到了,我们就能用 ctx.Done() 获取到一个超时的 channel(通知),然后其他用到这个 ctx 的地方也会停掉,并释放 ctx。 一般来说,ctx.Done() 是结合 select 使用的。 所以我们又需要一个循环来监听 ctx.Done()

for {
    select {
    case <- ctx.Done():
        // 返回结果
}

现在我们有两个 for 了,是不是能够合并下?

for {
    select {
    case resContainer = <-resChan:
        sum += resContainer
        fmt.Println("add", resContainer)
    case <- ctx.Done():
        fmt.Println("result:", sum)
        return
    }
}

诶嘿,看上去不错。 不过我们怎么在正常完成微服务调用的时候输出结果呢? 看来我们还需要一个 flag

var count int
for {
    select {
    case resContainer = <-resChan:
        sum += resContainer
        count ++
        fmt.Println("add", resContainer)
        if count > 2 {
            fmt.Println("result:", sum)
            return
        }
    case <- ctx.Done():
        fmt.Println("timeout result:", sum)
        return
    }
}

我们加入一个计数器,因为我们只是调用3次微服务,所以当 count 大于2的时候,我们就应该结束并输出结果了。

要点3–并发中的等待

上面的计时器是一种偷懒的方法,因为我们知道了调用微服务的次数,如果我们并不知道,或者之后还要添加呢? 手动每次改 count 的判断阈值会不会太不优雅了?这时候我们就可以加入 sync 包。 我们将会使用的 sync 的一个特性是 WaitGroup。它的作用是等待一组协程运行完毕后,执行接下去的步骤。

我们来改下之前微服务调用的代码块:

var success = make(chan int, 1) // 成功的通道标识
wg := sync.WaitGroup{} // 创建一个 waitGroup 组
wg.Add(3) // 我们往组里加3个标识,因为我们要运行3个任务
go func() {
    resChan <- microService1()
    wg.Done() // 完成一个,Done()一个
}()

go func() {
    resChan <- microService2()
    wg.Done()
}()

go func() {
    resChan <- microService3()
    wg.Done()
}()
wg.Wait() // 直到我们前面三个标识都被 Done 了,否则程序一直会阻塞在这里
success <- 1 // 我们发送一个成功信号到通道中

注意:如果我们直接把上面的代码放到 calHandler 里,会出现一个问题,WaitGroup不论怎么样都会堵塞我们的正常情况输出(死活都要让你超时)。 所以,我们把上面这段和业务逻辑相关的代码单独抽离出来,并包装一下。

// rc 是结果 channel, success 是成功与否的 flag channel
func MyLogic(rc chan<- int, success chan<- int) {
	wg := sync.WaitGroup{} // 创建一个 waitGroup 组
	wg.Add(3) // 我们往组里加3个标识,因为我们要运行3个任务
	go func() {
		rc <- microService1()
		wg.Done() // 完成一个,Done()一个
	}()

	go func() {
		rc <- microService2()
		wg.Done()
	}()

	go func() {
		rc <- microService3()
		wg.Done()
	}()

	wg.Wait() // 直到我们前面三个标识都被 Done 了,否则程序一直会阻塞在这里
	success <- 1 // 我们发送一个成功信号到通道中
}

最终,这个 MyLogic 还是要作为一个协程运行的。 (多谢@TomorrowWu和@chenqinghe提醒)

既然我们有了 success 这个信号,那么再把它加入到监控 for 循环中,并做些修改,删除原来 count 判断的部分。

for {
	select {
	case resContainer = <-resChan:
		sum += resContainer
		fmt.Println("add", resContainer)
	case <- success:
		fmt.Println("result:", sum)
		return
	case <- ctx.Done():
		fmt.Println("result:", sum)
		return
	}
}

三个 case,分工明确,

case resContainer = <-resChan:用来拿逻辑的输出的结果并计算

case <- success:是理想情况下的正常输出

case <- ctx.Done():是超时情况下的输出

我们再润色一下,把后两个 case 的 fmt.Println("result:", sum)改为 gin 的标准 http Response

c.JSON(http.StatusOK, gin.H{"code":200, "result": sum})
return

至此,所有的主要代码都完成了。下面是完全版

package main

import (
	"context"
	"fmt"
	"net/http"
	"sync"
	"time"

	"github.com/gin-gonic/gin"
)

// 一个请求会触发调用三个服务,每个服务输出一个 int,
// 请求要求结果为三个服务输出 int 之和
// 请求返回时间不超过3秒,大于3秒只输出已经获得的 int 之和
func calHandler(c *gin.Context) {
	var resContainer, sum int
	var success, resChan = make(chan int), make(chan int, 3)
	ctx, cancel := context.WithTimeout(c, 5*time.Second)
	defer cancel()

	// 真正的业务逻辑
	go MyLogic(resChan, success)

	for {
		select {
		case resContainer = <-resChan:
			sum += resContainer
			fmt.Println("add", resContainer)
		case <- success:
			c.JSON(http.StatusOK, gin.H{"code":200, "result": sum})
			return
		case <- ctx.Done():
			c.JSON(http.StatusOK, gin.H{"code":200, "result": sum})
			return
		}
	}
}

func main() {
	r := gin.New()
	r.GET("/calculate", calHandler)

	http.ListenAndServe(":8008", r)
}

func MyLogic(rc chan<- int, success chan<- int) {
	wg := sync.WaitGroup{} // 创建一个 waitGroup 
	wg.Add(3) // 我们往组里加3个标识,因为我们要运行3个任务
	go func() {
		rc <- microService1()
		wg.Done() // 完成一个,Done()一个
	}()

	go func() {
		rc <- microService2()
		wg.Done()
	}()

	go func() {
		rc <- microService3()
		wg.Done()
	}()

	wg.Wait() // 直到我们前面三个标识都被 Done 了,否则程序一直会阻塞在这里
	success <- 1 // 我们发送一个成功信号到通道中
}

func microService1() int {
	time.Sleep(1*time.Second)
	return 1
}

func microService2() int {
	time.Sleep(2*time.Second)
	return 2
}

func microService3() int {
	time.Sleep(6*time.Second)
	return 3
}

上面的程序只是简单描述了一个调用其他微服务超时的处理场景。 实际过程中还需要加很多很多调料,才能保证接口的对外完整性。

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