14.5 通道，超时和计时器（Ticker）

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2023-12-01

time 包中有一些有趣的功能可以和通道组合使用。

其中就包含了 time.Ticker 结构体，这个对象以指定的时间间隔重复的向通道 C 发送时间值：

type Ticker struct {
    C <-chan Time // the channel on which the ticks are delivered.
    // contains filtered or unexported fields
    ...
}

时间间隔的单位是 ns（纳秒，int64），在工厂函数 time.NewTicker 中以 Duration 类型的参数传入：func Newticker(dur) *Ticker。

在协程周期性的执行一些事情（打印状态日志，输出，计算等等）的时候非常有用。

调用 Stop() 使计时器停止，在 defer 语句中使用。这些都很好的适应 select 语句:

ticker := time.NewTicker(updateInterval)
defer ticker.Stop()
...
select {
case u:= <-ch1:
    ...
case v:= <-ch2:
    ...
case <-ticker.C:
    logState(status) // call some logging function logState
default: // no value ready to be received
    ...
}

time.Tick() 函数声明为 Tick(d Duration) <-chan Time，当你想返回一个通道而不必关闭它的时候这个函数非常有用：它以 d 为周期给返回的通道发送时间，d是纳秒数。如果需要像下边的代码一样，限制处理频率（函数 client.Call() 是一个 RPC 调用，这里暂不赘述（参见第 15.9 节）：

import "time"

rate_per_sec := 10
var dur Duration = 1e9 / rate_per_sec
chRate := time.Tick(dur) // a tick every 1/10th of a second
for req := range requests {
    <- chRate // rate limit our Service.Method RPC calls
    go client.Call("Service.Method", req, ...)
}

这样只会按照指定频率处理请求：chRate 阻塞了更高的频率。每秒处理的频率可以根据机器负载（和/或）资源的情况而增加或减少。

问题 14.1：扩展上边的代码，思考如何承载周期请求数的暴增（提示：使用带缓冲通道和计时器对象）。

定时器（Timer）结构体看上去和计时器（Ticker）结构体的确很像（构造为 NewTimer(d Duration)），但是它只发送一次时间，在 Dration d 之后。

还有 time.After(d) 函数，声明如下：

func After(d Duration) <-chan Time

在 Duration d 之后，当前时间被发到返回的通道；所以它和 NewTimer(d).C 是等价的；它类似 Tick()，但是 After() 只发送一次时间。下边有个很具体的示例，很好的阐明了 select 中 default 的作用：

示例 14.11：timer_goroutine.go：

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    tick := time.Tick(1e8)
    boom := time.After(5e8)
    for {
        select {
        case <-tick:
            fmt.Println("tick.")
        case <-boom:
            fmt.Println("BOOM!")
            return
        default:
            fmt.Println("    .")
            time.Sleep(5e7)
        }
    }
}

输出：

    .
    .
tick.
    .
    .
tick.
    .
    .
tick.
    .
    .
tick.
    .
    .
tick.
BOOM!

习惯用法：简单超时模式

要从通道 ch 中接收数据，但是最多等待1秒。先创建一个信号通道，然后启动一个 lambda 协程，协程在给通道发送数据之前是休眠的：

timeout := make(chan bool, 1)
go func() {
        time.Sleep(1e9) // one second
        timeout <- true
}()

然后使用 select 语句接收 ch 或者 timeout 的数据：如果 ch 在 1 秒内没有收到数据，就选择到了 time 分支并放弃了 ch 的读取。

select {
    case <-ch:
        // a read from ch has occured
    case <-timeout:
        // the read from ch has timed out
        break
}

第二种形式：取消耗时很长的同步调用

也可以使用 time.After() 函数替换 timeout-channel。可以在 select 中通过 time.After() 发送的超时信号来停止协程的执行。以下代码，在 timeoutNs 纳秒后执行 select 的 timeout 分支后，执行client.Call 的协程也随之结束，不会给通道 ch 返回值：

ch := make(chan error, 1)
go func() { ch <- client.Call("Service.Method", args, &reply) } ()
select {
case resp := <-ch
    // use resp and reply
case <-time.After(timeoutNs):
    // call timed out
    break
}

注意缓冲大小设置为 1 是必要的，可以避免协程死锁以及确保超时的通道可以被垃圾回收。此外，需要注意在有多个 case 符合条件时， select 对 case 的选择是伪随机的，如果上面的代码稍作修改如下，则 select 语句可能不会在定时器超时信号到来时立刻选中 time.After(timeoutNs) 对应的 case，因此协程可能不会严格按照定时器设置的时间结束。

ch := make(chan int, 1)
go func() { for { ch <- 1 } } ()
L:
for {
    select {
    case <-ch:
        // do something
    case <-time.After(timeoutNs):
        // call timed out
        break L
    }
}

第三种形式：假设程序从多个复制的数据库同时读取。只需要一个答案，需要接收首先到达的答案，Query 函数获取数据库的连接切片并请求。并行请求每一个数据库并返回收到的第一个响应：

func Query(conns []conn, query string) Result {
    ch := make(chan Result, 1)
    for _, conn := range conns {
        go func(c Conn) {
            select {
            case ch <- c.DoQuery(query):
            default:
            }
        }(conn)
    }
    return <- ch
}

再次声明，结果通道 ch 必须是带缓冲的：以保证第一个发送进来的数据有地方可以存放，确保放入的首个数据总会成功，所以第一个到达的值会被获取而与执行的顺序无关。正在执行的协程可以总是可以使用 runtime.Goexit() 来停止。

在应用中缓存数据：

应用程序中用到了来自数据库（或者常见的数据存储）的数据时，经常会把数据缓存到内存中，因为从数据库中获取数据的操作代价很高；如果数据库中的值不发生变化就没有问题。但是如果值有变化，我们需要一个机制来周期性的从数据库重新读取这些值：缓存的值就不可用（过期）了，而且我们也不希望用户看到陈旧的数据。