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  • go定时器--Ticker

    1. 简介

    Ticker是周期性定时器,即周期性的触发一个事件,通过Ticker本身提供的管道将事件传递出去。

    Ticker的数据结构与Timer完全一样

    type Ticker struct {
        C <- chan Time
        r runtimeTimer
    }
    

    Ticker对外仅暴露一个channel,指定的时间到来时就往该channel中写入系统时间,也即一个事件。

    在创建Ticker时会指定一个时间,作为事件触发的周期。这也是Ticker与Timer的最主要的区别。

    另外,ticker的英文原意是钟表的”滴哒”声,钟表周期性的产生”滴哒”声,也即周期性的产生事件

    2. 使用场景

    2.1 简单定时任务

    有时,我们希望定时执行一个任务,这时就可以使用ticker来完成。
    下面代码演示,每隔1s记录一次日志:

    // TickerDemo 用于演示ticker基础用法
    func TickerDemo() {
        ticker := time.NewTicker(1 * time.Second)
        defer ticker.Stop()
    
        for range ticker.C {
            log.Println("Ticker tick.")
        }
    }
    

    for range ticker.C会持续从管道中获取事件,收到事件后打印一行日志,如果管道中没有数据会阻塞等待事件,由于ticker会周期性的向管道中写入事件,所以上述程序会周期性的打印日志。

    2.2 定时聚合任务

    有时,我们希望把一些任务打包进行批量处理。比如,公交车发车场景:

    • 公交车每隔5分钟发一班,不管是否已坐满乘客;
    • 已经坐满乘客情况下,不足五分钟也发车

    代码示例如下

    // TickerLaunch用于演示ticker聚合任务用法
    func TickerLaunch() {
        ticker := time.NewTicker(5 * time.Minute)
        maxPassenger := 30                   // 每车最大装载人数
        passengers := make([]string, 0, maxPassenger)
    
        for {
            passenger := GetNewPassenger() // 获取一个新乘客
            if passenger != "" {
                passengers = append(passengers, passenger)
            } else {
                time.Sleep(1 * time.Second)
            }
    
            select {
            case <- ticker.C:               // 时间到,发车
                Launch(passengers)
                passengers = []string{}
            default:
                if len(passengers) >= maxPassenger {  // 时间没到,车已座满,发车
                    Launch(passengers)
                    passengers = []string{}
                }
            }
        }
    }
    

    上面代码中for循环负责接待乘客上车,并决定是否要发车。每当乘客上车,select语句会先判断ticker.C中是否有数据,有数据则代表发车时间已到,如果没有数据,则判断车是否已坐满,坐满后仍然发车。

    3. Ticker对外接口

    3.1 创建定时器

    使用NewTicker()方法就可以创建一个周期性定时器,函数原型如下

    func NewTicker(d Duration) *Ticker
    

    其中参数d即为定时器时间触发的周期

    3.2 停止定时器

    使用定时器对外暴露的 Stop 方法就可以停掉一个周期性定时器, 函数原型如下

    func (t *Ticker)Stop()
    

    需要注意的是, 该方法会停止计时, 意味著不会向定时器的管道中写入事件,但管道并不会被关闭。管道在使用完成后,生命周期结束后会自动释放。

    Ticker在使用完后务必要释放,否则会产生资源泄露,进而会持续消耗CPU资源,最后会把CPU耗尽。

    3.3 简单接口

    部分场景下,启动一个定时器并且永远不会停止, 比如定时轮询任务, 此时可以使用一个简单的Tick函数来获取定时器的管道, 函数原型如下:

    func Tick(d Duration) <-chan Time
    

    这个函数内部实际还是创建一个Ticker,但并不会返回出来,所以没有手段来停止该Ticker。所以,一定要考虑具体的使用场景。

    3.4 错误示例

    Ticker 用于for循环时, 很容易出现意想不到的资源泄露问题

    func WrongTicker() {
        for {
            select {
            case <-time.Tick(1 * time.Second):
                log.Printf("Resource leak!")
            }
        }
    }
    

    上面代码,select每次检测case语句时都会创建一个定时器,for循环又会不断地执行select语句,所以系统里会有越来越多的定时器不断地消耗CPU资源,最终CPU会被耗尽。

    4.实现原理

    Ticker与之前讲的Timer几乎完全相同,无论数据结构和内部实现机制都相同,唯一不同的是创建方式。

    Timer创建时,不指定事件触发周期,事件触发后Timer自动销毁。而Ticker创建时会指定一个事件触发周期,事件会按照这个周期触发,如果不显式停止,定时器永不停止。

    4.1 数据结构

    Ticker
    Ticker数据结构与Timer除名字不同外完全一样。

    源码包src/time/tick.go:Ticker定义了其数据结构:

    type Ticker struct {
        C <-chan Time // The channel on which the ticks are delivered.
        r runtimeTimer
    }
    

    Ticker只有两个成员:

    • C: 管道,上层应用根据此管道接收事件;
    • r: runtime定时器,该定时器即系统管理的定时器,对上层应用不可见;

    这里应该按照层次来理解Ticker数据结构,Ticker.C即面向Ticker用户的,Ticker.r是面向底层的定时器实现。

    runtimeTimer

    runtimeTimer与Timer一样

    4.2实现原理

    4.2.1 创建Ticker

    创建Ticker的实现,代码如下:

    func NewTicker(d Duration) *Ticker {
        if d <= 0 {
            panic(errors.New("non-positive interval for NewTicker"))
        }
        // Give the channel a 1-element time buffer.
        // If the client falls behind while reading, we drop ticks
        // on the floor until the client catches up.
        c := make(chan Time, 1)
        t := &Ticker{
            C: c,
            r: runtimeTimer{
                when:   when(d),
                period: int64(d), // Ticker跟Timer的重要区就是提供了period这个参数,据此决定timer是一次性的,还是周期性的
                f:      sendTime,
                arg:    c,
            },
        }
        startTimer(&t.r)
        return t
    }
    

    NewTicker()只是构造了一个Ticker,然后把Ticker.r通过startTimer()交给系统协程维护。
    其中period为事件触发的周期。

    其中sendTime()方法便是定时器触发时的动作:

    func sendTime(c interface{}, seq uintptr) {
        select {
        case c.(chan Time) <- Now():
        default:
        }
    }
    

    sendTime接收一个管道作为参数,其主要任务是向管道中写入当前时间。

    创建Ticker时生成的管道含有一个缓冲区(make(chan Time, 1)),但是Ticker触发的事件却是周期性的,如果管道中的数据没有被取走,那么sendTime()也不会阻塞,而是直接退出,带来的后果是本次事件会丢失。

    创建一个Ticker示意图如下:

    4.2.2 停止Ticker

    停止Ticker,只是简单的把Ticker从系统协程中移除。函数主要实现如下:

    func (t *Ticker) Stop() {
        stopTimer(&t.r)
    }
    

    stopTicker()即通知系统协程把该Ticker移除,即不再监控。系统协程只是移除Ticker并不会关闭管道,以避免用户协程读取错误。

    与Timer不同的是,Ticker停止时没有返回值,即不需要关注返回值,实际上返回值也没啥用途。

    停止一个Ticker示意图如下:

    Ticker没有重置接口,也即Ticker创建后不能通过重置修改周期。

    需要格外注意的是Ticker用完后必须主动停止,否则会产生资源泄露,会持续消耗CPU资源。

    总结

    Ticker相关内容总结如下:

    • 使用time.NewTicker()来创建一个定时器;
    • 使用Stop()来停止一个定时器;
    • 定时器使用完毕要释放,否则会产生资源泄露;
    • NewTicker()创建一个新的Ticker交给系统协程监控;
    • Stop()通知系统协程删除指定的Ticker;

    参考

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