前言

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最近在寫項目，需要用到信號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，我們先來看下C語言里的實現(xiàn)方法。

在C語言里，有如下的API來實現(xiàn)帶超時的信號量等待：

SYNOPSIS
  #include 
 
  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里并沒有實現(xiàn)帶超時的信號量，官方文檔在這里。

原理

我的業(yè)務(wù)場景是這樣的：我有一個緩存字典，當(dāng)多個用戶請求1個不存在的key時，只有1個請求會穿透到后端，而所有用戶都要排隊等這個請求完成，或者超時返回。

怎么實現(xiàn)呢？其實稍微想一想cond的原理，就能模擬一個帶超時的cond出來。

在golang里，要同時實現(xiàn)”掛起等待”和”超時返回”，一般得用select case語法，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(yīng)該通過條件變量的機制來實現(xiàn)完成通知，既然這里決定用select case，那么自然想到用channel來代替這個完成通知。

接下來的問題就是，很多請求者并發(fā)來獲取這個資源，但是資源還沒有準(zhǔn)備好，所以大家都要排隊并掛起，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資源做一個隊列，每個請求者創(chuàng)建一個chan，并將chan放到隊列里，接著select case等待這個chan的通知。而另一端，資源完成后遍歷隊列，通知每個chan即可。

最后一個問題是，只有第一個請求者才能穿透請求到后端，而后續(xù)請求者不應(yīng)該穿透重復(fù)的請求，這可以通過判斷緩存里是否有這個key作為判定首次的條件，而標(biāo)記位init來判斷請求者是否應(yīng)該排隊。

我的場景

上面是思路，下面是我的業(yè)務(wù)場景實現(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，說明我是第一個請求者，我會創(chuàng)建這個key對應(yīng)的value，只不過init=false表示它正在初始化。最后，釋放字典鎖。
• 接下來，鎖住這個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chan放入waitQueue等待隊列。最后，釋放key鎖。
• 接著，如果當(dāng)前是第一個請求者，那么會穿透請求到后端（在一個獨立的協(xié)程里去發(fā)起網(wǎng)絡(luò)調(diào)用）。
• 現(xiàn)在，創(chuàng)建一個用于超時的定時器。
• 最后，無論當(dāng)前是否是key的第一個請求者，還是初始化期間的并發(fā)請求者，它們都通過select case超時的等待結(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。此后的請求，都可以立即返回，無需排隊。
• 之后，因為init=true已被標(biāo)記，此刻再也有沒有請求會修改waitQueue，所以無需加鎖，直接遍歷隊列，通知其中的每個chan。

最后

這樣就實現(xiàn)了帶超時的條件變量效果，實際上我的場景是一個broadcast的cond例子，大家可以參照思路實現(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內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作能帶來一定的幫助，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對創(chuàng)新互聯(lián)的支持。