Go语言之Context

1.1什么是 context

golang在1.6.2的时候还没有自己的context，在1.7的版本中就把golang.org/x/net/context包被加入到了官方的库中。中文译作“上下文”，它主要包含了goroutine 的运行状态、环境等信息。

context 主要用来在 goroutine 之间传递上下文信息，包括：同步信号、超时时间、截止时间、请求相关值等。

该接口定义了四个需要实现的方法：

type Context interface {
    // 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。
    Deadline() (deadline time.Time, ok bool)
    //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。
    //之后，Err 方法会返回一个错误，告知为什么 Context 被取消。
    Done() <-chan struct{}
    //返回Context取消的原因
    Err() error
    //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。
    Value(key interface{}) interface{}
}

1.2为什么需要 context

如果有个网络请求Request，然后这个请求又可以开启多个goroutine做一些事情，当这个网络请求出现异常和超时时，这个请求结束了，这时候就可以通过context来跟踪这些goroutine，并且通过Context来取消他们,然后系统才可回收所占用的资源。

2.1 context的创建

为了更方便的创建Context，包里头定义了Background来作为所有Context的根，它是一个emptyCtx的实例。

var (
    background = new(emptyCtx)
    todo       = new(emptyCtx)
)

// Background returns a non-nil, empty Context. It is never canceled, has no
// values, and has no deadline. It is typically used by the main function,
// initialization, and tests, and as the top-level Context for incoming
// requests.
func Background() Context {
    return background
}

// TODO returns a non-nil, empty Context. Code should use context.TODO when
// it's unclear which Context to use or it is not yet available (because the
// surrounding function has not yet been extended to accept a Context
// parameter).
func TODO() Context {
    return todo
}

Background返回一个非空的Context。它永远不会被取消。它通常用来初始化和测试使用，作为一个顶层的context，也就是说一般我们创建的context都是基于Background。

TODO返回一个非空的Context。当不清楚要使用哪个上下文的时候可以使用TODO。

他们两个本质上都是emptyCtx结构体类型，是一个不可取消，没有设置截止时间，没有携带任何值的Context。

2.2 Context 的继承

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。

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，最常用的派生 context 方法。该方法接受一个父 context。父 context 可以是一个 background context 或其他 context。

WithDeadline函数，该方法会创建一个带有 deadline 的 context。当 deadline 到期后，该 context 以及该 context 的可能子 context 会受到 cancel 通知。另外，如果 deadline 前调用 cancelFunc 则会提前发送取消通知。

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，一般我们想要通过上下文来传递数据时，可以通过这个方法，如我们需要tarce追踪系统调用栈的时候。

// 带cancel返回值的Context，一旦cancel被调用，即取消该创建的context
func WithCancel(parent Context) (ctx Context, cancel CancelFunc) 

// 带有效期cancel返回值的Context，即必须到达指定时间点调用的cancel方法才会被执行
func WithDeadline(parent Context, deadline time.Time) (Context, CancelFunc) 

// 带超时时间cancel返回值的Context，类似Deadline，前者是时间点，后者为时间间隔
// 相当于WithDeadline(parent, time.Now().Add(timeout)).
func WithTimeout(parent Context, timeout time.Duration) (Context, CancelFunc)

2.3 Context 使用原则和技巧

使用Context的程序应遵循以下规则，以使各个包之间的接口保持一致：

1.不要将 Context 塞到结构体里。直接将 Context 类型作为函数的第一参数，而且一般都命名为 ctx。

2.不要向函数传入一个 nil 的 context，如果你实在不知道传什么，标准库给你准备好了一个 context：todo。

3.不要把本应该作为函数参数的类型塞到 context 中，context 存储的应该是一些共同的数据。例如：登陆的 session、cookie 等。

4.同一个 context 可能会被传递到多个 goroutine，别担心，context 是并发安全的。

简单示例：

WithCancel

package main

import (
    "context"
    "fmt"
)

func main() {
    // gen generates integers in a separate goroutine and
    // sends them to the returned channel.
    // The callers of gen need to cancel the context once
    // they are done consuming generated integers not to leak
    // the internal goroutine started by gen.
    gen := func(ctx context.Context) <-chan int {
        dst := make(chan int)
        n := 1
        go func() {
            for {
                select {
                case <-ctx.Done():
                    return // returning not to leak the goroutine
                case dst <- n:
                    n++
                }
            }
        }()
        return dst
    }

    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
    defer cancel() // cancel when we are finished consuming integers

    for n := range gen(ctx) {
        fmt.Println(n)
        if n == 5 {
            break
        }
    }
}

WithDeadLine

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    d := time.Now().Add(50 * time.Millisecond)
    ctx, cancel := context.WithDeadline(context.Background(), d)

    // Even though ctx will be expired, it is good practice to call its
    // cancellation function in any case. Failure to do so may keep the
    // context and its parent alive longer than necessary.
    defer cancel()

    select {
    case <-time.After(1 * time.Second):
        fmt.Println("overslept")
    case <-ctx.Done():
        fmt.Println(ctx.Err())
    }

}

WithTimeout

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    // Pass a context with a timeout to tell a blocking function that it
    // should abandon its work after the timeout elapses.
    ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 50*time.Millisecond)
    defer cancel()

    select {
    case <-time.After(1 * time.Second):
        fmt.Println("overslept")
    case <-ctx.Done():
        fmt.Println(ctx.Err()) // prints "context deadline exceeded"
    }

}
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