面试题：Go中context管理定时任务在高并发场景下的优化与问题解决

问题原因分析

Context泄漏：
- 在Go中，context通常用于控制goroutine的生命周期。如果一个goroutine没有正确处理context的取消信号，例如在context被取消后，该goroutine仍在执行长时间运行的任务而不检查context.Done()通道，就会导致context泄漏。
- 当使用context.WithTimeout或context.WithDeadline创建context时，如果在超时或截止时间到达后，相关的goroutine没有及时退出，也会造成泄漏。
资源竞争：
- 在高并发环境下，多个goroutine可能同时访问和修改共享资源。例如，多个定时任务可能共享一个数据库连接池、一个内存缓存等资源。
- Go的runtime调度器会在多个goroutine之间切换执行，如果没有适当的同步机制，就会发生资源竞争。例如，一个goroutine正在读取共享资源时，另一个goroutine可能同时对其进行修改，导致数据不一致。

优化策略与解决方案

针对Context泄漏：
- 主动检查取消信号：在每个使用context的goroutine中，定期检查context.Done()通道。例如：

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

确保所有子goroutine正确处理取消：如果一个goroutine启动了其他子goroutine，要确保子goroutine也能收到取消信号。可以将父context传递给子goroutine，例如：

func parentTask(ctx context.Context) {
    ctx, cancel := context.WithTimeout(ctx, 5*time.Second)
    defer cancel()
    go childTask(ctx)
    // 父goroutine逻辑
}

func childTask(ctx context.Context) {
    for {
        select {
        case <-ctx.Done():
            return
        default:
            // 子goroutine任务逻辑
        }
    }
}

针对资源竞争：
- 使用互斥锁（Mutex）：对于共享资源的访问，使用sync.Mutex进行同步。例如，假设有一个共享的计数器：

var counter int
var mu sync.Mutex

func increment() {
    mu.Lock()
    counter++
    mu.Unlock()
}

读写锁（RWMutex）：如果共享资源的读操作远多于写操作，可以使用sync.RWMutex。读操作时使用RLock，写操作时使用Lock。例如：

var data map[string]interface{}
var rwmu sync.RWMutex

func readData(key string) interface{} {
    rwmu.RLock()
    value := data[key]
    rwmu.RUnlock()
    return value
}

func writeData(key string, val interface{}) {
    rwmu.Lock()
    data[key] = val
    rwmu.Unlock()
}

使用通道（Channel）：通过通道来传递数据，避免共享资源直接在多个goroutine间访问。例如：

func producer(ch chan<- int) {
    for i := 0; i < 10; i++ {
        ch <- i
    }
    close(ch)
}

func consumer(ch <-chan int) {
    for val := range ch {
        // 处理数据
    }
}

代码层面预防和解决问题的示例

预防Context泄漏示例：

package main

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

func task(ctx context.Context) {
    for {
        select {
        case <-ctx.Done():
            fmt.Println("Task cancelled")
            return
        default:
            fmt.Println("Task is running")
            time.Sleep(1 * time.Second)
        }
    }
}

func main() {
    ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 3*time.Second)
    defer cancel()
    go task(ctx)
    time.Sleep(5 * time.Second)
}

在这个示例中，task函数会定期检查context.Done()通道，当context被取消（这里是3秒超时），task函数会退出，避免了context泄漏。 2. 预防资源竞争示例：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var counter int
var mu sync.Mutex

func increment(wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    mu.Lock()
    counter++
    mu.Unlock()
}

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 10; i++ {
        wg.Add(1)
        go increment(&wg)
    }
    wg.Wait()
    fmt.Println("Final counter value:", counter)
}

在这个示例中，多个goroutine通过sync.Mutex来同步对counter的访问，避免了资源竞争，确保counter的值是正确累加的。

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