前言

最近在寫(xiě)項(xiàng)目，需要用到信號(hào)量等待一些資源完成，但是最多等待N毫秒。在看本文的正文之前，我們先來(lái)看下C語(yǔ)言里的實(shí)現(xiàn)方法。

在C語(yǔ)言里，有如下的API來(lái)實(shí)現(xiàn)帶超時(shí)的信號(hào)量等待：

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

然后在查看golang的document后，發(fā)現(xiàn)golang里并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)帶超時(shí)的信號(hào)量，官方文檔在這里。

原理

我的業(yè)務(wù)場(chǎng)景是這樣的：我有一個(gè)緩存字典，當(dāng)多個(gè)用戶(hù)請(qǐng)求1個(gè)不存在的key時(shí)，只有1個(gè)請(qǐng)求會(huì)穿透到后端，而所有用戶(hù)都要排隊(duì)等這個(gè)請(qǐng)求完成，或者超時(shí)返回。

怎么實(shí)現(xiàn)呢？其實(shí)稍微想一想cond的原理，就能模擬一個(gè)帶超時(shí)的cond出來(lái)。

在golang里，要同時(shí)實(shí)現(xiàn)”掛起等待”和”超時(shí)返回”，一般得用select case語(yǔ)法，一個(gè)case等待阻塞的資源，一個(gè)case等待一個(gè)timer，這一點(diǎn)是非常確定的。

原本阻塞的資源應(yīng)該通過(guò)條件變量的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)完成通知，既然這里決定用select case，那么自然想到用channel來(lái)代替這個(gè)完成通知。

接下來(lái)的問(wèn)題就是，很多請(qǐng)求者并發(fā)來(lái)獲取這個(gè)資源，但是資源還沒(méi)有準(zhǔn)備好，所以大家都要排隊(duì)并掛起，等待資源完成，并且當(dāng)資源完成后通知大家。

所以，這里很自然要為這個(gè)資源做一個(gè)隊(duì)列，每個(gè)請(qǐng)求者創(chuàng)建一個(gè)chan，并將chan放到隊(duì)列里，接著select case等待這個(gè)chan的通知。而另一端，資源完成后遍歷隊(duì)列，通知每個(gè)chan即可。

最后一個(gè)問(wèn)題是，只有第一個(gè)請(qǐng)求者才能穿透請(qǐng)求到后端，而后續(xù)請(qǐng)求者不應(yīng)該穿透重復(fù)的請(qǐng)求，這可以通過(guò)判斷緩存里是否有這個(gè)key作為判定首次的條件，而標(biāo)記位init來(lái)判斷請(qǐng)求者是否應(yīng)該排隊(duì)。

我的場(chǎng)景

上面是思路，下面是我的業(yè)務(wù)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)。

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 = key
 item.waitQueue = list.New()
 cache.dict[key] = item
 }
 cache.mutex.Unlock()
 
 conf := config.GetConfig()
 
 lastGet := getCurMs()
 
 item.mutex.Lock()
 item.lastGet = lastGet
 if item.init { // 已存在并且初始化
 defer item.mutex.Unlock()
 return item.value
 }
 
 // 未初始化，排隊(duì)等待結(jié)果
 wait := waitItem{}
 wait.wait_chan = make(chan *string, 1)
 item.waitQueue.PushBack(wait)
 item.mutex.Unlock()
 
 // 新增key, 啟動(dòng)goroutine獲取初始值
 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(jiǎn)述一下整個(gè)過(guò)程：

• 首先鎖字典，如果key不存在，說(shuō)明我是第一個(gè)請(qǐng)求者，我會(huì)創(chuàng)建這個(gè)key對(duì)應(yīng)的value，只不過(guò)init=false表示它正在初始化。最后，釋放字典鎖。
• 接下來(lái)，鎖住這個(gè)key，判斷它已經(jīng)初始化完成，那么直接返回value。否則，創(chuàng)建一個(gè)chan放入waitQueue等待隊(duì)列。最后，釋放key鎖。
• 接著，如果當(dāng)前是第一個(gè)請(qǐng)求者，那么會(huì)穿透請(qǐng)求到后端（在一個(gè)獨(dú)立的協(xié)程里去發(fā)起網(wǎng)絡(luò)調(diào)用）。
• 現(xiàn)在，創(chuàng)建一個(gè)用于超時(shí)的定時(shí)器。
• 最后，無(wú)論當(dāng)前是否是key的第一個(gè)請(qǐng)求者，還是初始化期間的并發(fā)請(qǐng)求者，它們都通過(guò)select case超時(shí)的等待結(jié)果完成。

在initCacheItem函數(shù)里，數(shù)據(jù)已獲取成功

 // 一旦標(biāo)記為init, 后續(xù)請(qǐng)求將不再操作waitQueue
 item.mutex.Lock()
 item.value = newValue
 item.init = true
 item.expire = expire
 item.mutex.Unlock()
 
 // 喚醒所有排隊(duì)者
 waitQueue := item.waitQueue
 for elem := waitQueue.Front(); elem != nil; elem = waitQueue.Front() {
 wait := elem.Value.(*waitItem)
 wait.wait_chan - newValue
 waitQueue.Remove(elem)
 }

• 首先，鎖住key，標(biāo)記init=true，并賦值value，并釋放鎖。此后的請(qǐng)求，都可以立即返回，無(wú)需排隊(duì)。
• 之后，因?yàn)閕nit=true已被標(biāo)記，此刻再也有沒(méi)有請(qǐng)求會(huì)修改waitQueue，所以無(wú)需加鎖，直接遍歷隊(duì)列，通知其中的每個(gè)chan。

最后

這樣就實(shí)現(xiàn)了帶超時(shí)的條件變量效果，實(shí)際上我的場(chǎng)景是一個(gè)broadcast的cond例子，大家可以參照思路實(shí)現(xiàn)自己想要的效果，活學(xué)活用。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作能帶來(lái)一定的幫助，如果有疑問(wèn)大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。