面试题：Go中Context取消机制的基本原理

Question

请简要阐述Go语言中Context取消机制是如何工作的，包括涉及到的主要结构体和方法。

Answer 1

Context取消机制工作原理

1. 信号传递：在Go语言中，Context用于在多个goroutine之间传递取消信号。当一个Context被取消时，所有从它派生出来的子Context也会被取消，进而通知相关的goroutine停止工作。
2. 控制资源：常用于控制资源（如网络请求、数据库连接等）的生命周期，避免资源泄露。当操作不再需要时，可以通过取消Context来快速释放资源。

主要结构体

1. Context：
   • 它是一个接口类型，定义了四个方法：Deadline、Done、Err 和 Value。
   • 所有具体的Context实现都要满足这个接口。
2. cancelCtx：
   • 它是实现取消功能的核心结构体，嵌套了 Context 接口。
   • 包含一个 cancel 函数，用于取消自身及其子Context。
   • 有一个 mu 字段用于互斥锁，保证并发安全。
3. timerCtx：
   • 嵌入了 cancelCtx 结构体，用于实现带截止时间或超时的Context。
   • 包含一个 timer 字段，是一个指向 time.Timer 的指针，用于定时触发取消。
4. emptyCtx：
   • 是 Context 接口的空实现，用于表示根Context。
   • 有两种类型：background 和 todo，分别通过 context.Background() 和 context.TODO() 函数获取。

主要方法

1. context.WithCancel(parent Context) (ctx Context, cancel CancelFunc)：
   • 创建一个可取消的Context，返回新的Context和取消函数 cancel。
   • 调用 cancel 函数会取消这个Context及其所有子Context。
2. context.WithDeadline(parent Context, deadline time.Time) (Context, CancelFunc)：
   • 创建一个在指定截止时间自动取消的Context。
   • 当截止时间到达，Context会自动取消。
3. context.WithTimeout(parent Context, timeout time.Duration) (Context, CancelFunc)：
   • 创建一个在指定超时时间后自动取消的Context。
   • 它是 WithDeadline 的便捷包装，根据当前时间加上超时时间计算截止时间。
4. ctx.Done() <-chan struct{}：
   • 返回一个只读通道。
   • 当Context被取消或过期时，这个通道会被关闭，goroutine可以通过监听这个通道来得知Context的取消信号。
5. ctx.Err() error：
   • 返回Context被取消的原因。
   • 如果Context还未取消，返回 nil；如果是被取消，返回 context.Canceled；如果是超时，返回 context.DeadlineExceeded。