面试题：Go Context的嵌套与传播机制

Question

描述Go中Context嵌套时，父Context和子Context之间的关系，以及信号（如取消信号）是如何在嵌套的Context中传播的。同时，说明在并发编程中使用嵌套Context可能遇到的问题及解决方案。

Answer 1

父Context和子Context之间的关系

在Go中，当创建子Context时，它会继承父Context的截止时间（如果有）、取消信号等属性。子Context依赖于父Context，父Context一旦取消或过期，所有相关的子Context也会被取消。可以将这种关系看作是一种树形结构，父Context是根节点，子Context是子节点，一个父Context可以有多个子Context。

信号传播

1. 取消信号：当父Context被取消（通过调用cancel函数，该函数是context.WithCancel等创建Context时返回的取消函数），会向所有子Context发送取消信号。子Context一旦接收到取消信号，其Done通道就会被关闭，以此通知相关的Go协程需要进行清理操作并结束。
2. 截止时间信号：如果父Context设置了截止时间，子Context会继承这个截止时间（或者有自己更早的截止时间）。当截止时间到达，父Context会被取消，进而导致所有子Context被取消。

并发编程中使用嵌套Context可能遇到的问题及解决方案

1. 问题
   • 资源泄漏：如果子Context没有正确处理取消信号，即使父Context取消了，相关的Go协程可能不会停止，继续占用资源。
   • 逻辑错误：错误地使用嵌套Context，例如在不恰当的时机取消父Context，可能导致子任务没有完成预期工作。
   • 性能问题：过多的嵌套Context可能增加系统开销，因为每个Context都需要维护一些状态和通道。
2. 解决方案
   • 资源泄漏：在每个基于Context的Go协程中，及时监听Done通道。一旦Done通道关闭，立即进行清理操作（如关闭文件、数据库连接等）并返回。例如：

func worker(ctx context.Context) {
    select {
    case <-ctx.Done():
        // 清理资源
        return
    // 其他业务逻辑
    }
}

- **逻辑错误**：仔细设计Context的生命周期和取消逻辑。确保父Context的取消不会过早中断子任务，除非这是预期的行为。在需要等待子任务完成的情况下，可以使用`WaitGroup`来同步。例如：

func main() {
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(1)
    go func() {
        defer wg.Done()
        worker(ctx)
    }()
    // 执行一些操作
    cancel()
    wg.Wait()
}

- **性能问题**：尽量减少不必要的Context嵌套。只有在确实需要独立控制取消或截止时间的情况下才创建新的子Context。同时，复用已有的Context可以减少资源开销。