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Go语言实战笔记(十五)| Go 并发示例-Runner

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这篇通过一个例子,演示使用通道来监控程序的执行时间,生命周期,甚至终止程序等。我们这个程序叫runner,我们可以称之为执行者,它可以在后台执行任何任务,而且我们还可以控制这个执行者,比如强制终止它等。

现在开始吧,运用我们前面十几篇连载的知识,来构建我们的Runner,使用一个结构体类型就可以。

//一个执行者,可以执行任何任务,但是这些任务是限制完成的,
//该执行者可以通过发送终止信号终止它
type Runner struct {
	tasks []func(int) //要执行的任务
	complete chan error //用于通知任务全部完成
	timeout <-chan time.Time //这些任务在多久内完成
	interrupt chan os.Signal //可以控制强制终止的信号

}

示例中,我们定义了一个结构体类型Runner,这个Runner包含了要执行哪些任务tasks,然后使用complete通知任务是否全部完成,不过这个执行者是有时间限制的,这就是timeout,如果在限定的时间内没有完成,就会接收到超时的通知,如果完成了就会接收到完成的通知。注意这里的timeout是单向通道,只能接收。

complete定义为error类型的通道,是为了当执行任务出现问题时返回错误的原因,如果没有出现错误,返回的是nil

此外,我们还定义了一个中断的信号,让我们可以随时的终止执行者。

有了结构体,我们接着再定义一个工厂函数New,用于返回我们需要的Runner

func New(tm time.Duration) *Runner {
	return &Runner{
		complete:make(chan error),
		timeout:time.After(tm),
		interrupt:make(chan os.Signal,1),
	}
}

这个New函数非常简洁,可以帮我们很快的初始化一个Runnner,它只有一个参数,用来设置这个执行者的超时时间。这个超时区间被我们传递给了time.After函数,这个函数可以在tm时间后,会同伙一个time.Time类型的只能接收的单向通道,来告诉我们已经到时间了。

complete是一个无缓冲通道,也就是同步通道,因为我们要使用它来控制我们整个程序是否终止,所以它必须是同步通道,要让main routine等待,一致要任务完成或者被强制终止。

interrupt是一个有缓冲的通道,这样做是因为,我们可以至少接收到一个操作系统的中断信息,这样Go runtime在发送这个信号的时候不会被阻塞,如果是无缓冲的通道就会阻塞了。

系统信号是什么意思呢,比如我们在程序执行的时候按下Ctrl + C,这就是一个中断的信号,告诉程序可以强制终止了。

我们这里初始化了结构体的三个字段,而执行的任务tasks没有初始化,默认就是零值nil,因为它是一个切片。但是我们的执行者Runner不能没有任务啊,既然初始化Runner的时候没有,那我们就定义一个方法,通过方法给执行者添加需要执行的任务。

//将需要执行的任务,添加到Runner里
func (r *Runner) Add(tasks ...func(int)){
	r.tasks = append(r.tasks,tasks...)
}

这个没有太多可以说明的,r.tasks就是一个切片,来存储需要执行的任务。通过内置的append函数就可以追加任务了。这里使用了可变参数,可以灵活的添加一个,甚至同时多个任务,比较方便。

到了这里我们需要的执行者Runner,如何添加任务,如何获取一个执行者,都有了,下面就开始执行者如何运行任务?如何在运行的时候强制中断任务?在这些处理之前,我们先来定义两个我们的两个错误变量,以便在接下来的代码实例中使用。

var ErrTimeOut = errors.New("执行者执行超时")
var ErrInterrupt = errors.New("执行者被中断")

两种错误类型,一个表示因为超时错误,一个表示因为被中断错误。下面我们就看看如何执行一个个任务。

//执行任务,执行的过程中接收到中断信号时,返回中断错误
//如果任务全部执行完,还没有接收到中断信号,则返回nil
func (r *Runner) run() error {
	for id, task := range r.tasks {
		if r.isInterrupt() {
			return ErrInterrupt
		}
		task(id)
	}
	return nil
}

//检查是否接收到了中断信号
func (r *Runner) isInterrupt() bool {
	select {
	case <-r.interrupt:
		signal.Stop(r.interrupt)
		return true
	default:
		return false
	}
}

新增的run方法也很简单,会使用for循环,不停的运行任务,在运行的每个任务之前,都会检测是否收到了中断信号,如果没有收到,则继续执行,一直到执行完毕,返回nil;如果收到了中断信号,则直接返回中断错误类型,任务执行终止。

这里注意isInterrupt函数,它在实现的时候,使用了基于select的多路复用,selectswitch很像,只不过它的每个case都是一个通信操作。那么到底选择哪个case块执行呢?原则就是哪个case的通信操作可以执行就执行哪个,如果同时有多个可以执行的case,那么就随机选择一个执行。

针对我们方法中,如果r.interrupt中接受不到值,就会执行default语句块,返回false,一旦r.interrupt中可以接收值,就会通知Go Runtime停止接收中断信号,然后返回true

这里如果没有default的话,select是会阻塞的,直到r.interrupt可以接收值为止,因为我们例子中的逻辑要求不能阻塞,所以我们使用了default

好了,基础工作都做好了,现在开始执行我们所有的任务,并且时刻监视着任务的完成,执行事件的超时。

//开始执行所有任务,并且监视通道事件
func (r *Runner) Start() error {
	//希望接收哪些系统信号
	signal.Notify(r.interrupt, os.Interrupt)

	go func() {
		r.complete <- r.run()
	}()

	select {
	case err := <-r.complete:
		return err
	case <-r.timeout:
		return ErrTimeOut
	}
}

signal.Notify(r.interrupt, os.Interrupt),这个是表示,如果有系统中断的信号,发给r.interrupt即可。

任务的执行,这里开启了一个groutine,然后调用run方法,结果发送给通道r.complete。最后就是使用一个select多路复用,哪个通道可以操作,就返回哪个。

到了这时候,只有两种情况了,要么任务完成;要么到时间了,任务执行超时。从我们前面的代码看,任务完成又分两种情况,一种是没有执行完,但是收到了中断信号,中断了,这时返回中断错误;一种是顺利执行完成,这时返回nil。

现在把这些代码汇总一下,容易统一理解一下,所有代码如下

package common

import (
	"errors"
	"os"
	"os/signal"
	"time"
)

var ErrTimeOut = errors.New("执行者执行超时")
var ErrInterrupt = errors.New("执行者被中断")

//一个执行者,可以执行任何任务,但是这些任务是限制完成的,
//该执行者可以通过发送终止信号终止它
type Runner struct {
	tasks     []func(int)      //要执行的任务
	complete  chan error       //用于通知任务全部完成
	timeout   <-chan time.Time //这些任务在多久内完成
	interrupt chan os.Signal   //可以控制强制终止的信号

}

func New(tm time.Duration) *Runner {
	return &Runner{
		complete:  make(chan error),
		timeout:   time.After(tm),
		interrupt: make(chan os.Signal, 1),
	}
}

//将需要执行的任务,添加到Runner里
func (r *Runner) Add(tasks ...func(int)) {
	r.tasks = append(r.tasks, tasks...)
}

//执行任务,执行的过程中接收到中断信号时,返回中断错误
//如果任务全部执行完,还没有接收到中断信号,则返回nil
func (r *Runner) run() error {
	for id, task := range r.tasks {
		if r.isInterrupt() {
			return ErrInterrupt
		}
		task(id)
	}
	return nil
}

//检查是否接收到了中断信号
func (r *Runner) isInterrupt() bool {
	select {
	case <-r.interrupt:
		signal.Stop(r.interrupt)
		return true
	default:
		return false
	}
}

//开始执行所有任务,并且监视通道事件
func (r *Runner) Start() error {
	//希望接收哪些系统信号
	signal.Notify(r.interrupt, os.Interrupt)

	go func() {
		r.complete <- r.run()
	}()

	select {
	case err := <-r.complete:
		return err
	case <-r.timeout:
		return ErrTimeOut
	}
}

这个common包里的Runner我们已经开发完了,现在我们写个例子试试它。

package main

import (
	"flysnow.org/hello/common"
	"log"
	"time"
	"os"
)

func main() {
	log.Println("...开始执行任务...")

	timeout := 3 * time.Second
	r := common.New(timeout)

	r.Add(createTask(), createTask(), createTask())

	if err:=r.Start();err!=nil{
		switch err {
		case common.ErrTimeOut:
			log.Println(err)
			os.Exit(1)
		case common.ErrInterrupt:
			log.Println(err)
			os.Exit(2)
		}
	}
	log.Println("...任务执行结束...")
}

func createTask() func(int) {
	return func(id int) {
		log.Printf("正在执行任务%d", id)
		time.Sleep(time.Duration(id)* time.Second)
	}
}

例子非常简单,定义任务超时时间为3秒,添加3个生成的任务,每个任务都是打印一个正在执行哪个任务,然后休眠一段时间。

调用r.Start()开始执行任务,如果一切都正常的话,返回nil,然后打印出...任务执行结束...,不过我们例子中,因为超时时间和任务的设定,结果是执行超时的。

2017/04/15 22:17:55 ...开始执行任务...
2017/04/15 22:17:55 正在执行任务0
2017/04/15 22:17:55 正在执行任务1
2017/04/15 22:17:56 正在执行任务2
2017/04/15 22:17:58 执行者执行超时

如果我们把超时时间改为4秒或者更多,就会打印...任务执行结束...。这里我们还可以测试另外一种系统中断情况,在终端里运行程序后,快速不停的按Ctrl + C,就可以看到执行者被中断的打印输出信息了。

到这里,这篇文章已经要收尾了,这个例子中,我们演示使用通道通信、同步等待,监控程序等。

此外这个执行者也是一个很不错的模式,比如我们写好之后,交给定时任务去执行即可,比如cron,这个模式我们还可以扩展,更高效率的并发,更多灵活的控制程序的生命周期,更高效的监控等,这个大家自己可以试试,基于自己的需求修改就可以了。

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