golang類比帶逾時的訊號量

這是一個建立於 的文章，其中的資訊可能已經有所發展或是發生改變。

最近寫項目，需要用到訊號量等待一些資源完成，但是最多等待N毫秒。

在C語言裡，有如下的API來實現帶逾時的訊號量等待：

C

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SYNOPSIS     #include <pthread.h>      int     pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex, const struct timespec *abstime);

然後在查看golang的document後，發現golang裡並沒有實現帶逾時的訊號量，官方文檔在這裡。

原理

我的業務情境是這樣的：我有一個緩衝字典，當多個使用者請求1個不存在的key時，只有1個請求會穿透到後端，而所有使用者都要排隊等這個請求完成，或者逾時返回。

怎麼實現呢？其實稍微想一想cond的原理，就能類比一個帶逾時的cond出來。

在golang裡，要同時實現”掛起等待”和”逾時返回”，一般得用select case文法，一個case等待阻塞的資源，一個case等待一個timer，這一點是非常確定的。

原本阻塞的資源應該通過條件變數的機制來實現完成通知，既然這裡決定用select case，那麼自然想到用channel來代替這個完成通知。

接下來的問題就是，很多要求者並發來擷取這個資源，但是資源還沒有準備好，所以大家都要排隊並掛起，等待資源完成，並且當資源完成後通知大家。

所以，這裡很自然要為這個資源做一個隊列，每個要求者建立一個chan，並將chan放到隊列裡，接著select case等待這個chan的通知。而另一端，資源完成後遍曆隊列，通知每個chan即可。

最後一個問題是，只有第一個要求者才能穿透請求到後端，而後續要求者不應該穿透重複的請求，這可以通過判斷緩衝裡是否有這個key作為判定首次的條件，而標記位init來判斷要求者是否應該排隊。

我的情境

上面是思路，下面是我的業務情境實現。

C

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func (cache *Cache) Get(key string, keyType int) *string {if keyType == KEY_TYPE_DOMAIN {key = "#" + key} else {key = "=" + key} cache.mutex.Lock()item, existed := cache.dict[key]if !existed {item = &cacheItem{}item.key = &keyitem.waitQueue = list.New()cache.dict[key] = item}cache.mutex.Unlock() conf := config.GetConfig() lastGet := getCurMs() item.mutex.Lock()item.lastGet = lastGetif item.init { // 已存在並且初始化defer item.mutex.Unlock()return item.value} // 未初始化，排隊等待結果wait := waitItem{}wait.wait_chan = make(chan *string, 1)item.waitQueue.PushBack(&wait)item.mutex.Unlock() // 新增key, 啟動goroutine擷取初始值if !existed {go cache.initCacheItem(item, keyType)} timer := time.NewTimer(time.Duration(conf.Cache_waitTime) * time.Millisecond) var retval *string = nil // 等待初始化完成select {case retval = <- wait.wait_chan:case <- timer.C:}return retval}

簡述一下整個過程：

• 首先鎖字典，如果key不存在，說明我是第一個要求者，我會建立這個key對應的value，只不過init=false表示它正在初始化。最後，釋放字典鎖。
• 接下來，鎖住這個key，判斷它已經初始化完成，那麼直接返回value。否則，建立一個chan放入waitQueue等待隊列。最後，釋放key鎖。
• 接著，如果當前是第一個要求者，那麼會穿透請求到後端（在一個獨立的協程裡去發起網路調用）。
• 現在，建立一個用於逾時的定時器。
• 最後，無論當前是否是key的第一個要求者，還是初始化期間的並發要求者，它們都通過select case逾時的等待結果完成。

在initCacheItem函數裡，資料已擷取成功

Go

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// 一旦標記為init, 後續請求將不再操作waitQueueitem.mutex.Lock()item.value = newValueitem.init = trueitem.expire = expireitem.mutex.Unlock() // 喚醒所有排隊者waitQueue := item.waitQueuefor elem := waitQueue.Front(); elem != nil; elem = waitQueue.Front() {wait := elem.Value.(*waitItem)wait.wait_chan <- newValuewaitQueue.Remove(elem)}

• 首先，鎖住key，標記init=true，並賦值value，並釋放鎖。此後的請求，都可以立即返回，無需排隊。
• 之後，因為init=true已被標記，此刻再也有沒有請求會修改waitQueue，所以無需加鎖，直接遍曆隊列，通知其中的每個chan。

最後

這樣就實現了帶逾時的條件變數效果，實際上我的情境是一個broadcast的cond例子，大家可以參照思路實現自己想要的效果，活學活用。