面试题：Go并发编程复杂场景下context辅助函数的使用边界及优化

Question

在Go的并发编程中，存在一个复杂场景：有多个goroutine相互协作，有些goroutine需要根据不同的条件来决定是否继续执行，并且整个任务集合可能会因为外部信号（如系统关闭信号）而需要快速清理资源并退出。在这个场景下，如何精确地使用context辅助函数（如context.WithDeadline等）来控制各个goroutine的生命周期，其使用边界在哪里？另外，从性能优化的角度，如何避免因过度或不当使用context辅助函数而带来的资源浪费和性能损耗？

Answer 1

使用context控制goroutine生命周期

1. 创建context：
   • 对于有截止时间需求的任务，使用context.WithDeadline。例如：

   parent := context.Background()
   deadline := time.Now().Add(5 * time.Second)
   ctx, cancel := context.WithDeadline(parent, deadline)
   defer cancel()
   

   • 对于有超时需求的任务，使用context.WithTimeout，它本质上也是基于WithDeadline实现的：

   parent := context.Background()
   ctx, cancel := context.WithTimeout(parent, 3 * time.Second)
   defer cancel()
   

   • 对于一般的控制场景，如外部信号触发取消，使用context.WithCancel：

   parent := context.Background()
   ctx, cancel := context.WithCancel(parent)
   defer cancel()
   

2. 传递context：在启动goroutine时，将context作为参数传递进去，例如：

   go func(ctx context.Context) {
       for {
           select {
           case <-ctx.Done():
               return
           default:
               // 执行任务逻辑
           }
       }
   }(ctx)
   

3. 根据条件决定是否继续执行：在goroutine内部，通过检查ctx.Err()来判断是否需要停止。例如：

   go func(ctx context.Context) {
       for {
           if err := ctx.Err(); err != nil {
               // 根据不同的错误类型（如DeadlineExceeded等）做不同处理
               return
           }
           // 执行任务逻辑
       }
   }(ctx)
   

4. 处理外部信号：可以使用os/signal包来捕获系统关闭信号，然后调用cancel函数来取消context。例如：

   sigs := make(chan os.Signal, 1)
   signal.Notify(sigs, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)
   go func() {
       sig := <-sigs
       fmt.Println()
       fmt.Println(sig)
       cancel()
   }()
   

context使用边界

1. 不要传递nil context：在启动新的goroutine或传递给需要context的函数时，永远不要传递nil context，否则可能导致空指针异常。
2. 合适的层级传递：context应该在需要的层级传递，不要过度传递到不需要的地方。例如，一些纯粹的内部计算函数如果不依赖于外部控制，就不需要传递context。
3. 正确处理取消：一旦context被取消，相关的goroutine应该尽快退出并清理资源，避免资源泄漏。

性能优化避免资源浪费和性能损耗

1. 避免不必要的context创建：不要在循环内部频繁创建新的context，尽量复用已有的context。例如，如果一个函数被多次调用且每次调用的截止时间或超时时间相同，可以在函数外部创建context并传递进去。
2. 优化取消逻辑：在goroutine内部检查ctx.Done()或ctx.Err()的频率要适当。过于频繁检查会增加额外开销，而检查太少可能导致任务不能及时响应取消信号。一般来说，在每个关键操作或一定时间间隔内检查比较合适。
3. 资源及时清理：当context取消时，及时清理相关的资源，如关闭文件、数据库连接等。避免因为未及时清理资源而导致后续资源耗尽的问题。