面试题：Go上下文在复杂调度场景中的应用

Question

假设存在一个微服务架构，其中有多个goroutine相互协作完成一项任务，在任务执行过程中可能因为多种原因（如超时、外部取消信号等）需要中断。请详细阐述如何使用Go上下文来优雅地处理这种复杂调度场景，以确保资源的合理释放和程序的健壮性，并给出相应代码示例。

Answer 1

1. 理解Go上下文（Context）

Go语言中的上下文（context.Context）主要用于在多个goroutine之间传递截止时间、取消信号以及其他请求域的数据。它提供了一种安全且简洁的方式来管理goroutine的生命周期，确保在需要时能够优雅地取消或超时。

2. 处理复杂调度场景的步骤

1. 创建上下文：
   • 通常在主goroutine中创建一个根上下文。可以使用context.Background()创建一个空的根上下文，它是所有其他上下文的祖先。
   • 对于有取消需求的场景，使用context.WithCancel创建一个可取消的上下文。对于有超时需求的场景，使用context.WithTimeout或context.WithDeadline。
2. 传递上下文：
   • 将创建好的上下文作为参数传递给所有需要协作的goroutine。这样，当根上下文被取消或超时，所有子goroutine都能收到相应信号。
3. 监听取消信号：
   • 在每个goroutine中，通过ctx.Done()通道监听取消信号。当该通道接收到数据时，意味着上下文被取消，goroutine应尽快完成当前工作并退出。
4. 资源释放：
   • 在goroutine退出前，确保释放所有已获取的资源，如文件描述符、网络连接等。

3. 代码示例

package main

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

// 模拟一个需要协作完成的任务函数
func worker(ctx context.Context, id int) {
    for {
        select {
        case <-ctx.Done():
            // 收到取消信号，清理资源并退出
            fmt.Printf("Worker %d received cancel signal, exiting...\n", id)
            return
        default:
            // 执行任务
            fmt.Printf("Worker %d is working...\n", id)
            time.Sleep(100 * time.Millisecond)
        }
    }
}

func main() {
    // 创建一个可取消的上下文
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())

    // 启动多个goroutine
    for i := 1; i <= 3; i++ {
        go worker(ctx, i)
    }

    // 模拟一段时间后取消任务
    time.Sleep(500 * time.Millisecond)
    fmt.Println("Main: Canceling all workers...")
    cancel()

    // 等待一段时间，确保所有goroutine都能收到取消信号并退出
    time.Sleep(200 * time.Millisecond)
    fmt.Println("Main: All workers have been canceled.")
}

在上述代码中：

• context.WithCancel(context.Background())创建了一个可取消的上下文ctx和取消函数cancel。
• worker函数通过ctx.Done()监听取消信号，当收到信号时，打印退出信息并返回。
• 在main函数中，启动了3个worker goroutine，500毫秒后调用cancel函数取消上下文，从而通知所有worker goroutine退出。