4.4 定时器

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小牛编辑

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2023-12-01

定时器是进程规划自己在未来某一时刻接获通知的一种机制。本节介绍两种定时器：Timer（到达指定时间触发且只触发一次）和 Ticker（间隔特定时间触发）。

Timer

内部实现源码分析

Timer 类型代表单次时间事件。当 Timer 到期时，当时的时间会被发送给 C (channel)，除非 Timer 是被 AfterFunc 函数创建的。

注意：Timer 的实例必须通过 NewTimer 或 AfterFunc 获得。

类型定义如下：

type Timer struct {
	C <-chan Time	 // The channel on which the time is delivered.
	r runtimeTimer
}

C 已经解释了，我们看看 runtimeTimer。它定义在 sleep.go 文件中，必须和 runtime 包中 time.go 文件中的 timer 必须保持一致：

type timer struct {
	i int // heap index

	// Timer wakes up at when, and then at when+period, ... (period > 0 only)
	// each time calling f(now, arg) in the timer goroutine, so f must be
	// a well-behaved function and not block.
	when   int64
	period int64
	f      func(interface{}, uintptr)
	arg    interface{}
	seq    uintptr
}

我们通过 NewTimer() 来看这些字段都怎么赋值，是什么用途。

// NewTimer creates a new Timer that will send
// the current time on its channel after at least duration d.
func NewTimer(d Duration) *Timer {
	c := make(chan Time, 1)
	t := &Timer{
		C: c,
		r: runtimeTimer{
			when: when(d),
			f:    sendTime,
			arg:  c,
		},
	}
	startTimer(&t.r)
	return t
}

在 when 表示的时间到时，会往 Timer.C 中发送当前时间。when 表示的时间是纳秒时间，正常通过 runtimeNano() + int64(d) 赋值。跟上一节中讲到的 now() 类似，runtimeNano() 也在 runtime 中实现（runtime·nanotime）：

调用系统调用 clock_gettime 获取时钟值（这是 POSIX 时钟）。其中 clockid_t 时钟类型是 CLOCK_MONOTONIC，也就是不可设定的恒定态时钟。具体的是什么时间，SUSv3 规定始于未予规范的过去某一点，Linux 上，始于系统启动。
如果 clock_gettime 不存在，则使用精度差些的系统调用 gettimeofday。

f 参数的值是 sendTime，定时器时间到时，会调用 f，并将 arg 和 seq 传给 f。

因为 Timer 是一次性的，所以 period 保留默认值 0。

定时器的具体实现逻辑，都在 runtime 中的 time.go 中，它的实现，没有采用经典 Unix 间隔定时器 setitimer 系统调用，也没有采用 POSIX 间隔式定时器（相关系统调用：timer_create、timer_settime 和 timer_delete），而是通过四叉树堆(heep)实现的（runtimeTimer 结构中的 i 字段，表示在堆中的索引）。通过构建一个最小堆，保证最快拿到到期了的定时器执行。定时器的执行，在专门的 goroutine 中进行的：go timerproc()。有兴趣的同学，可以阅读 runtime/time.go 的源码。

Timer 相关函数或方法的使用

通过 time.After 模拟超时：

c := make(chan int)

go func() {
	// time.Sleep(1 * time.Second)
	time.Sleep(3 * time.Second)
	<-c
}()

select {
case c <- 1:
	fmt.Println("channel...")
case <-time.After(2 * time.Second):
	close(c)
	fmt.Println("timeout...")
}

time.Stop 停止定时器或 time.Reset 重置定时器

start := time.Now()
timer := time.AfterFunc(2*time.Second, func() {
	fmt.Println("after func callback, elaspe:", time.Now().Sub(start))
})

time.Sleep(1 * time.Second)
// time.Sleep(3*time.Second)
// Reset 在 Timer 还未触发时返回 true；触发了或Stop了，返回false
if timer.Reset(3 * time.Second) {
	fmt.Println("timer has not trigger!")
} else {
	fmt.Println("timer had expired or stop!")
}

time.Sleep(10 * time.Second)

// output:
// timer has not trigger!
// after func callback, elaspe: 4.00026461s

如果定时器还未触发，Stop 会将其移除，并返回 true；否则返回 false；后续再对该 Timer 调用 Stop，直接返回 false。

Reset 会先调用 stopTimer 再调用 startTimer，类似于废弃之前的定时器，重新启动一个定时器。返回值和 Stop 一样。

Sleep 的内部实现

查看 runtime/time.go 文件中的 timeSleep 可知，Sleep 的是通过 Timer 实现的，把当前 goroutine 作为 arg 参数（getg())。

Ticker 相关函数或方法的使用

Ticker 和 Timer 类似，区别是：Ticker 中的runtimeTimer 字段的 period 字段会赋值为 NewTicker(d Duration) 中的 d，表示每间隔 d 纳秒，定时器就会触发一次。

除非程序终止前定时器一直需要触发，否则，不需要时应该调用 Ticker.Stop 来释放相关资源。

如果程序终止前需要定时器一直触发，可以使用更简单方便的 time.Tick 函数，因为 Ticker 实例隐藏起来了，因此，该函数启动的定时器无法停止。

定时器的实际应用

在实际开发中，定时器用的较多的会是 Timer，如模拟超时，而需要类似 Tiker 的功能时，可以使用实现了 cron spec 的库 cron，感兴趣的可以参考文章：《Go语言版crontab》。