Go:定时执行任务time.sleep和time.tick的优劣

来源:博客园 分类: 文章浏览史 发布时间:2020-04-12 15:59:49 最后更新:2020-04-12 浏览:33
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摘录时间:
2020-04-12 15:59:49

golang 写循环执行的定时任务,常见的有以下三种实现方式:
1、time.Sleep方法:

for {
time.Sleep(time.Second)
fmt.Println("我在定时执行任务")
}
2、time.Tick函数:

t1:=time.Tick(3*time.Second)
for {
select {
case <-t1:
fmt.Println("t1定时器")
}
}
3、其中Tick定时任务,也可以先使用time.Ticker函数获取Ticker结构体,然后进行阻塞监听信息,这种方式可以手动选择停止定时任务,在停止任务时,减少对内存的浪费。

t:=time.NewTicker(time.Second)
for {
select {
case <-t.C:
fmt.Println("t1定时器")
t.Stop()
}
}
其中第二种和第三种可以归为同一类

这三种定时器的实现原理
一般来说,你在使用执行定时任务的时候,一般旁人会劝你不要使用time.Sleep完成定时任务,但是为什么不能使用Sleep函数完成定时任务呢,它和Tick函数比,有什么劣势呢?这就需要我们去探讨阅读一下源码,分析一下它们之间的优劣性。

首先,我们研究一下Tick函数,func Tick(d Duration) <-chan Time

调用Tick函数会返回一个时间类型的channel,如果对channel稍微有些了解的话,我们首先会想到,既然是返回一个channel,在调用Tick方法的过程中,必然创建了goroutine,该Goroutine负责发送数据,唤醒被阻塞的定时任务。我在阅读源码之后,确实发现函数中go出去了一个协程,处理定时任务。

按照当前的理解,使用一个tick,需要go出去一个协程,效率和对内存空间的占用肯定不能比sleep函数强。我们需要继续阅读源码才拿获取到真理。

简单的调用过程我就不陈述了,我在这介绍一下核心结构体和方法(删除了部分判断代码,解释我写在表格中):

func (tb *timersBucket) addtimerLocked(t *timer) {
t.i = len(tb.t) //计算timersBucket中,当前定时任务的长度
tb.t = append(tb.t, t)// 将当前定时任务加入timersBucket
siftupTimer(tb.t, t.i) //维护一个timer结构体的最小堆(四叉树),排序关键字为执行时间,即该定时任务下一次执行的时间
if !tb.created {
tb.created = true
go timerproc(tb)// 如果还没有创建过管理定时任务的协程,则创建一个,执行通知管理timer的协程,最核心代码
}
}
timersBucket,顾名思义,时间任务桶,是外界不可见的全局变量。每当有新的timer定时器任务时,会将timer加入到timersBucket中的timer切片。timerBucket结构体如下:

type timersBucket struct {
lock mutex //添加新定时任务时需要加锁(冲突点在于维护堆)
t []*timer //timer切片,构造方式为四叉树最小堆
}
func timerproc(tb *timersBucket) 详细介绍

可以称之为定时任务处理器,所有的定时任务都会加入timersBucket,然后在该函数中等待被处理。等待被处理的timer,根据when字段(任务执行的时间,int类型,纳秒级别)构成一个最小堆,每次处理完成堆顶的某个timer时,会给它的when字段加上定时任务循环间隔时间(即Tick(d Duration) 中的d参数),然后重新维护堆,保证when最小的timer在堆顶。当堆中没有可以处理的timer(有timer,但是还不到执行时间),需要计算当前时间和堆顶中timer的任务执行时间差值delta,定时任务处理器沉睡delta段时间,等待被调度器唤醒。核心代码如下(注释写在每行代码的后面,删除一些判断代码以及不利于阅读的非核心代码):

func timerproc(tb *timersBucket) {
for {
lock(&tb.lock) //加锁
now := nanotime() //当前时间的纳秒值
delta := int64(-1) //最近要执行的timer和当前时间的差值
for {
if len(tb.t) == 0 {
delta = -1
break
}//当前无可执行timer,直接跳出该循环
t := tb.t[0]
delta = t.when - now //取when组小的的timer,计算于当前时间的差值
if delta > 0 {
break
}// delta大于0,说明还未到发送channel时间,需要跳出循环去睡眠delta时间
if t.period > 0 {
// leave in heap but adjust next time to fire
t.when += t.period * (1 + -delta/t.period)// 计算该timer下次执行任务的时间
siftdownTimer(tb.t, 0) //调整堆
} else {
// remove from heap,如果没有设定下次执行时间,则将该timer从堆中移除(time.after和time.sleep函数即是只执行一次定时任务)
last := len(tb.t) - 1
if last > 0 {
tb.t[0] = tb.t[last]
tb.t[0].i = 0
}
tb.t[last] = nil
tb.t = tb.t[:last]
if last > 0 {
siftdownTimer(tb.t, 0)
}
t.i = -1 // mark as removed
}
f := t.f
arg := t.arg
seq := t.seq
unlock(&tb.lock)//解锁
f(arg, seq) //在channel中发送time结构体,唤醒阻塞的协程
lock(&tb.lock)
}
if delta < 0 {
// No timers left - put goroutine to sleep.
goparkunlock(&tb.lock, "timer goroutine (idle)", traceEvGoBlock, 1)
continue
}// delta小于0说明当前无定时任务,直接进行阻塞进行睡眠
tb.sleeping = true
tb.sleepUntil = now + delta
unlock(&tb.lock)
notetsleepg(&tb.waitnote, delta) //睡眠delta时间,唤醒之后就可以执行在堆顶的定时任务了
}
}
至此,time.Tick函数涉及到的主要功能就讲解结束了,总结一下就是启动定时任务时,会创建一个唯一协程,处理timer,所以的timer都在该协程中处理。

然后,我们再阅读一下sleep的源码实现,核心源码如下:

//go:linkname timeSleep time.Sleep
func timeSleep(ns int64) {
*t = timer{} //创建一个定时任务
t.when = nanotime() + ns //计算定时任务的执行时间点
t.f = goroutineReady //执行方法
tb.addtimerLocked(t) //加入timer堆,并在timer定时任务执行协程中等待被执行
goparkunlock(&tb.lock, "sleep", traceEvGoSleep, 2) //睡眠,等待定时任务协程通知唤醒
}
读了sleep的核心代码之后,是不是突然发现和Tick函数的内容很类似,都创建了timer,并加入了定时任务处理协程。神奇之处就在于,实际上这两个函数产生的timer都放入了同一个timer堆,都在定时任务处理协程中等待被处理。

优劣性对比,使用建议
现在我们知道了,Tick,Sleep,包括time.After函数,都使用的timer结构体,都会被放在同一个协程中统一处理,这样看起来使用Tick,Sleep并没有什么区别。

实际上是有区别的,Sleep是使用睡眠完成定时任务,需要被调度唤醒。Tick函数是使用channel阻塞当前协程,完成定时任务的执行。当前并不清楚golang 阻塞和睡眠对资源的消耗会有什么区别,这方面不能给出建议。

但是使用channel阻塞协程完成定时任务比较灵活,可以结合select设置超时时间以及默认执行方法,而且可以设置timer的主动关闭,以及不需要每次都生成一个timer(这方面节省系统内存,垃圾收回也需要时间)。

所以,建议使用time.Tick完成定时任务。

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