面试题：Go语言中context取消机制在复杂业务场景的应用

Question

在一个涉及多个步骤且步骤间存在依赖关系的复杂业务场景中，例如一个包含数据库查询、网络请求和本地文件操作的业务流程，每个操作都在独立的goroutine中执行，如何合理利用context的取消机制，确保在任意一个步骤出现错误或外部主动取消请求时，所有相关的goroutine都能及时停止，同时保证资源的正确释放，请详细阐述设计思路并给出关键代码片段。

Answer 1

设计思路

1. 创建 context：使用 context.WithCancel 创建一个可取消的 context，这个 context 会在所有相关 goroutine 之间传递。
2. 传递 context：将创建的 context 传递给每个执行独立操作（数据库查询、网络请求、本地文件操作）的 goroutine。
3. 监听取消信号：在每个 goroutine 中，通过 ctx.Done() 通道监听取消信号。一旦接收到取消信号，立即停止当前操作并进行资源清理。
4. 错误处理与取消：当任意一个操作出现错误时，调用 cancel 函数取消 context，从而通知其他 goroutine 停止。

关键代码片段

package main

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

// 模拟数据库查询
func dbQuery(ctx context.Context) error {
    select {
    case <-ctx.Done():
        return ctx.Err()
    default:
        // 模拟数据库查询操作
        time.Sleep(2 * time.Second)
        return nil
    }
}

// 模拟网络请求
func networkRequest(ctx context.Context) error {
    select {
    case <-ctx.Done():
        return ctx.Err()
    default:
        req, err := http.NewRequestWithContext(ctx, "GET", "http://example.com", nil)
        if err != nil {
            return err
        }
        resp, err := http.DefaultClient.Do(req)
        if err != nil {
            return err
        }
        defer resp.Body.Close()
        return nil
    }
}

// 模拟本地文件操作
func localFileOperation(ctx context.Context) error {
    select {
    case <-ctx.Done():
        return ctx.Err()
    default:
        // 模拟本地文件操作
        _, err := ioutil.ReadFile("example.txt")
        return err
    }
}

func main() {
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
    defer cancel()

    var errs []error

    // 启动数据库查询 goroutine
    go func() {
        if err := dbQuery(ctx); err != nil {
            cancel()
            errs = append(errs, err)
        }
    }()

    // 启动网络请求 goroutine
    go func() {
        if err := networkRequest(ctx); err != nil {
            cancel()
            errs = append(errs, err)
        }
    }()

    // 启动本地文件操作 goroutine
    go func() {
        if err := localFileOperation(ctx); err != nil {
            cancel()
            errs = append(errs, err)
        }
    }()

    // 等待一段时间，确保所有 goroutine 有机会执行
    time.Sleep(5 * time.Second)

    if len(errs) > 0 {
        for _, err := range errs {
            fmt.Println("Error:", err)
        }
    } else {
        fmt.Println("All operations completed successfully")
    }
}

在上述代码中：

1. 每个操作函数（dbQuery、networkRequest、localFileOperation）都通过 ctx.Done() 监听取消信号。
2. 当任意一个操作出现错误时，调用 cancel() 取消 context，从而通知其他 goroutine 停止。
3. main 函数中启动了三个独立的 goroutine 分别执行不同的操作，并等待一段时间后检查是否有错误发生。