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golang之context详解

为什么需要context

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在go服务器中，对于每个请求的request都是在单独的goroutine中进行的，处理一个request也可能设计多个goroutine之间的交互， 使用context可以使开发者方便的在这些goroutine里传递request相关的数据、取消goroutine的signal或截止日期

在并发程序中，由于超时、取消操作或者一些异常情况，往往需要进行抢占操作或者中断后续操作。熟悉channel的朋友应该都见过使用done channel来处理此类问题。比如以下这个例子：

上述例子中定义了一个buffer为0的channel done, 子协程运行着定时任务。如果主协程需要在某个时刻发送消息通知子协程中断任务退出，那么就可以让子协程监听这个done channel，一旦主协程关闭done channel，那么子协程就可以推出了，这样就实现了主协程通知子协程的需求。这很好，但是这也是有限的。

如果我们可以在简单的通知上附加传递额外的信息来控制取消：为什么取消，或者有一个它必须要完成的最终期限，更或者有多个取消选项，我们需要根据额外的信息来判断选择执行哪个取消选项。

考虑下面这种情况：假如主协程中有多个任务1, 2, …m，主协程对这些任务有超时控制；而其中任务1又有多个子任务1, 2, …n，任务1对这些子任务也有自己的超时控制，那么这些子任务既要感知主协程的取消信号，也需要感知任务1的取消信号。

如果还是使用done channel的用法，我们需要定义两个done channel，子任务们需要同时监听这两个done channel。嗯，这样其实好像也还行哈。但是如果层级更深，如果这些子任务还有子任务，那么使用done channel的方式将会变得非常繁琐且混乱。

我们需要一种优雅的方案来实现这样一种机制：

上层任务取消后，所有的下层任务都会被取消；中间某一层的任务取消后，只会将当前任务的下层任务取消，而不会影响上层的任务以及同级任务。

这个时候context就派上用场了。我们首先看看context的结构设计和实现原理。

context接口

先看Context接口结构，看起来非常简单。

}

Context接口包含四个方法：

Deadline返回绑定当前context的任务被取消的截止时间；如果没有设定期限，将返回ok == false。

Done 当绑定当前context的任务被取消时，将返回一个关闭的channel；如果当前context不会被取消，将返回nil。

Err 如果Done返回的channel没有关闭，将返回nil;如果Done返回的channel已经关闭，将返回非空的值表示任务结束的原因。如果是context被取消，Err将返回Canceled；如果是context超时，Err将返回DeadlineExceeded。

Value 返回context存储的键值对中当前key对应的值，如果没有对应的key,则返回nil。

可以看到Done方法返回的channel正是用来传递结束信号以抢占并中断当前任务；Deadline方法指示一段时间后当前goroutine是否会被取消；以及一个Err方法，来解释goroutine被取消的原因；而Value则用于获取特定于当前任务树的额外信息。而context所包含的额外信息键值对是如何存储的呢？其实可以想象一颗树，树的每个节点可能携带一组键值对,如果当前节点上无法找到key所对应的值，就会向上去父节点里找，直到根节点。

emptyCtx

emptyCtx是一个int类型的变量，但实现了context的接口。emptyCtx没有超时时间，不能取消，也不能存储任何额外信息，所以emptyCtx用来作为context树的根节点。

Background和TODO只是用于不同场景下： Background通常被用于主函数、初始化以及测试中，作为一个顶层的context，也就是说一般我们创建的context都是基于Background；而TODO是在不确定使用什么context的时候才会使用。

用法 ：

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《UN-GO》

导演: 水岛精二、京极尚彦、浅井义之、木村隆一、清水久敏、黑川智之、末田宜史

编剧: 会川升

主演: 胜地凉、丰崎爱生、山本希望、本田贵子、入野自由、三木真一郎、川岛得爱、户松遥、诹访部顺一、内山昂辉、岛村侑、滨田贤二、高口公介

类型: 动画

制片国家/地区: 日本

语言: 日语

上映日期: 2011-10-13(日本)

集数: 11

片长: 20分钟

又名: 因果侦探、因果日记

结城新十郎（胜地凉 配音）是一名侦探，在得力助手因果（丰崎爱生 配音）的帮助下，破解了一个又一个神秘诡异的案件。从表面上看来，因果是一个俊俏的少年，但他的真身是一个能够吞噬灵魂的神秘女人。而所发生的一连串案件，似乎和因果特殊的能力脱不了干系。

新十郎的竞争对手海胜麟六（三木真一郎 配音），经常将父亲麟六的情报透露给新十郎的可爱少女梨江（山本希望 配音），强势能干的检察官虎山泉（本田贵子 配音），警察局课长速水星玄（入野自由 配音），一个又一个亦敌亦友的角色出现在了新十郎的周围，而在他们交织的背影之后，隐藏了一个惊人的秘密。   

golang 进程创建，fork，以及热重启（无缝升级）

一般来说，进程的操作使用的是一些系统的命令，所以go内部使用os包，进行一些运行系统命令的操作

os 包及其子包 os/exec 提供了创建进程的方法。

一般的，应该优先使用 os/exec 包。因为 os/exec 包依赖 os 包中关键创建进程的 API，为了便于理解，我们先探讨 os 包中和进程相关的部分。

Unix :fork创建一个进程，（及其一些变种，如 vfork、clone）。

Go:Linux 下创建进程使用的系统调用是 clone。

允许一进程（父进程）创建一新进程（子进程）。具体做法是，新的子进程几近于对父进程的翻版：子进程获得父进程的栈、数据段、堆和执行文本段的拷贝。可将此视为把父进程一分为二。

终止一进程，将进程占用的所有资源（内存、文件描述符等）归还内核，交其进行再次分配。参数 status 为一整型变量，表示进程的退出状态。父进程可使用系统调用 wait() 来获取该状态。

目的有二：其一，如果子进程尚未调用 exit() 终止，那么 wait 会挂起父进程直至子进程终止；其二，子进程的终止状态通过 wait 的 status 参数返回。

加载一个新程序（路径名为 pathname，参数列表为 argv，环境变量列表为 envp）到当前进程的内存。这将丢弃现存的程序文本段，并为新程序重新创建栈、数据段以及堆。通常将这一动作称为执行一个新程序。

没有直接提供 fork 系统调用的封装，而是将 fork 和 execve 合二为一，提供了 syscall.ForkExec。如果想只调用 fork，得自己通过 syscall.Syscall(syscall.SYS_FORK, 0, 0, 0) 实现。

os.Process 存储了通过 StartProcess 创建的进程的相关信息。

一般通过 StartProcess 创建 Process 的实例，函数声明如下：

它使用提供的程序名、命令行参数、属性开始一个新进程。StartProcess 是一个低级别的接口。os/exec 包提供了高级别的接口，一般应该尽量使用 os/exec 包。如果出错，错误的类型会是 *PathError。

属性定义如下：

FindProcess 可以通过 pid 查找一个运行中的进程。该函数返回的 Process 对象可以用于获取关于底层操作系统进程的信息。在 Unix 系统中，此函数总是成功，即使 pid 对应的进程不存在。

Process 提供了四个方法：Kill、Signal、Wait 和 Release。其中 Kill 和 Signal 跟信号相关，而 Kill 实际上就是调用 Signal，发送了 SIGKILL 信号，强制进程退出，关于信号，后续章节会专门讲解。

Release 方法用于释放 Process 对象相关的资源，以便将来可以被再使用。该方法只有在确定没有调用 Wait 时才需要调用。Unix 中，该方法的内部实现只是将 Process 的 pid 置为 -1。

通过 os 包可以做到运行外部命令，如前面的例子。不过，Go 标准库为我们封装了更好用的包： os/exec，运行外部命令，应该优先使用它，它包装了 os.StartProcess 函数以便更容易的重定向标准输入和输出，使用管道连接 I/O，以及作其它的一些调整。

exec.LookPath 函数在 PATH 指定目录中搜索可执行程序，如 file 中有 /，则只在当前目录搜索。该函数返回完整路径或相对于当前路径的一个相对路径。

func LookPath(file string) (string, error)

如果在 PATH 中没有找到可执行文件，则返回 exec.ErrNotFound。

Cmd 结构代表一个正在准备或者在执行中的外部命令，调用了 Run、Output 或 CombinedOutput 后，Cmd 实例不能被重用。

一般的，应该通过 exec.Command 函数产生 Cmd 实例：

用法

得到 * Cmd 实例后，接下来一般有两种写法：

前面讲到，通过 Cmd 实例后，有两种方式运行命令。有时候，我们不只是简单的运行命令，还希望能控制命令的输入和输出。通过上面的 API 介绍，控制输入输出有几种方法：

参考资料：

Go语言之Context

golang在1.6.2的时候还没有自己的context，在1.7的版本中就把golang.org/x/net/context包被加入到了官方的库中。中文译作“上下文”，它主要包含了goroutine 的运行状态、环境等信息。

context 主要用来在 goroutine 之间传递上下文信息，包括：同步信号、超时时间、截止时间、请求相关值等。

该接口定义了四个需要实现的方法：

如果有个网络请求Request，然后这个请求又可以开启多个goroutine做一些事情，当这个网络请求出现异常和超时时，这个请求结束了，这时候就可以通过context来跟踪这些goroutine，并且通过Context来取消他们,然后系统才可回收所占用的资源。

为了更方便的创建Context，包里头定义了Background来作为所有Context的根，它是一个emptyCtx的实例。

Background返回一个非空的Context。它永远不会被取消。它通常用来初始化和测试使用，作为一个顶层的context，也就是说一般我们创建的context都是基于Background。

TODO返回一个非空的Context。当不清楚要使用哪个上下文的时候可以使用TODO。

他们两个本质上都是emptyCtx结构体类型，是一个不可取消，没有设置截止时间，没有携带任何值的Context。

有了如上的根Context，那么是如何衍生更多的子Context的呢？这就要靠context包为我们提供的With系列的函数了。

通过这些函数，就创建了一颗Context树，树的每个节点都可以有任意多个子节点，节点层级可以有任意多个。

WithCancel函数，最常用的派生 context 方法。该方法接受一个父 context。父 context 可以是一个 background context 或其他 context。

WithDeadline函数，该方法会创建一个带有 deadline 的 context。当 deadline 到期后，该 context 以及该 context 的可能子 context 会受到 cancel 通知。另外，如果 deadline 前调用 cancelFunc 则会提前发送取消通知。

WithTimeout和WithDeadline基本上一样，这个表示是超时自动取消，是多少时间后自动取消Context的意思。

WithValue函数和取消Context无关，它是为了生成一个绑定了一个键值对数据的Context，这个绑定的数据可以通过Context.Value方法访问到，一般我们想要通过上下文来传递数据时，可以通过这个方法，如我们需要tarce追踪系统调用栈的时候。

使用Context的程序应遵循以下规则，以使各个包之间的接口保持一致：

1.不要将 Context 塞到结构体里。直接将 Context 类型作为函数的第一参数，而且一般都命名为 ctx。

2.不要向函数传入一个 nil 的 context，如果你实在不知道传什么，标准库给你准备好了一个 context：todo。

3.不要把本应该作为函数参数的类型塞到 context 中，context 存储的应该是一些共同的数据。例如：登陆的 session、cookie 等。

4.同一个 context 可能会被传递到多个 goroutine，别担心，context 是并发安全的。