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1. 简介
本文将介绍首先为什么须要被动敞开 goroutine，并介绍如何在 Go 语言中敞开goroutine 的常见套路, 包含传递终止信号和协程外部捕获终止信号。之后，文章列举了须要被动敞开协程运行的常见场景，如启动一个协程执行一个一直反复的工作。心愿通过本文的介绍，读者可能把握如何在适当的时候敞开 goroutine，以及理解敞开goroutine 的常见套路。
2. 为什么须要敞开 goroutine
2.1 协程的生命周期
理解协程的生命周期是优雅地敞开协程的前提，因为在敞开协程之前须要晓得协程的以后状态，以便采取相应的措施。所以这里咱们须要先理解下 goroutine 的生命周期。
在 Go语言中，协程（goroutine）是一种轻量级的线程，能够在一个程序中同时运行多个协程，进步程序的并发性能。协程的生命周期包含创立、运行和完结三个阶段。
首先须要创立一个协程，协程的创立能够通过关键字 go 来实现，例如：
go func() {// 协程执行的代码}()下面的代码会启动一个新的协程，同时在新的协程中执行匿名函数，此时协程便已被创立了。
一旦协程被创立，它就会在新的线程中运行。协程的运行状态能够由 Go 运行时（goroutine scheduler）来治理，它会主动将协程调度到适当的 P 中运行，并确保协程的偏心调度和均衡负载。
在运行阶段，协程会一直地执行工作，直到工作实现或者遇到终止条件。在终止阶段，协程将会被回收，从而实现其整个生命周期。
综上所述，协程由 go 关键字启动，在协程中执行其业务逻辑，直到最初遇到终止条件，此时代表着协程的工作曾经完结了，将进入终止阶段。最终协程将会被回收。
2.2 协程的终止条件
失常来说，都是协程工作执行实现之后，此时协程主动退出，例如:
func main() {
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(1)
go func() {defer wg.Done()
// 协程执行的代码
fmt.Println("协程执行结束")
}()
wg.Wait()
// 期待协程执行结束
fmt.Println("主程序完结")下面的代码中，咱们应用 WaitGroup 期待协程执行结束。在协程执行结束后，程序会输入协程执行结束和主程序完结两条信息。
还有一种状况是协程产生 panic，它将会主动退出。例如：
func main() {
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(1)
go func() {defer wg.Done()
// 协程执行的代码
panic("协程产生谬误")
}()
// 期待协程执行结束
wg.Wait()
fmt.Println("主程序完结")
}在这种状况下，协程也会主动退出，不会再占用系统资源。
综合看来，协程的终止条件，其实就是协程中的工作执行实现了，或者是执行过程中产生了 panic，协程将满足终止条件，退出执行。
2.3 为什么须要被动敞开 goroutine
从下面协程的终止条件来看，失常状况下，协程只有将工作失常解决实现，协程主动退出，此时并不需要被动敞开goroutine。
这里先举一个生产者消费者的例子，在这个例子中，咱们创立了一个生产者和一个消费者，它们之间通过一个 channel 进行通信。生产者生产数据并发送到一个 channel 中，消费者从这个 channel 中读取数据并进行解决。代码示例如下:
func main() {
// 生产者代码
go func(out chan<- int) {
for i := 0; ; i++ {
select {
case out <- i:
fmt.Printf("producer: produced %d\n", i)
time.Sleep(time.Second)
}
}
// 消费者逻辑
go func(in <-chan int) {
for {
select {
case i := <-in:
fmt.Printf("consumer: consumed %d\n", i)
}
}
}
// 让生产者协程和消费者协程始终执行上来
time.Sleep(100000000)
}在这个例子中，咱们应用了两个 goroutine：生产者和消费者。生产者向channel 中生产数据，消费者从 channel 中生产数据。
然而，如果生产者呈现了问题，此时生产者的协程将会被退出，不再执行。而消费者依然在期待数据的输出。此时消费者协程曾经没有存在的必要了，其实是须要退出执行。
因而，对于一些尽管没有达到终止条件的协程，然而其又没有再继续执行上来的必要，此时被动敞开其执行，从而保障程序的健壮性和性能。
3. 如何优雅得敞开 goroutine
优雅得敞开 goroutine 的执行，咱们能够遵循以下三个步骤。首先是传递敞开协程的信号，其次是协程外部须要可能到敞开信号，最初是协程退出时，可能正确开释其所占据的资源。通过以上步骤，能够保在须要时优雅地进行 goroutine 的执行。上面对这三个步骤具体进行解说。
3.1 传递敞开终止信号
首先是通过给 goroutine 传递敞开协程的信号，从而让协程进行退出操作。这里能够应用 context.Context 来传递信号，具体实现能够通过调用 WithCancel,WithDeadline,WithTimeout 等办法来创立一个带有勾销性能的 Context，并在须要敞开协程时调用Cancel 办法来向 Context 发送勾销信号。示例代码如下：
ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
go func(ctx context.Context) {
for {
select {
// 调用 cancel 函数后, 这里将可能收到告诉
case <-ctx.Done():
return
default:
// do something
}
}
}(ctx)
// 在须要敞开协程时调用 cancel 办法发送勾销信号
cancel()这里，当咱们想要终止协程的执行时，只须要调用可勾销 context 对象的 Cancel 办法，协程外部将可能通过 context 对象接管到终止协程执行的告诉。
3.2 协程外部捕获终止信号
协程外部也须要在勾销信号传递过去时，可能正确被捕捉到，才可能失常终止流程。这里咱们能够应用 select 语句来监听勾销信号。select语句能够有多个 case 子句，能够同时监听多个 channel，当select 语句执行时，它会始终阻塞，直到有一个 case 子句能够执行。select语句也能够蕴含 default 子句，这个子句在所有的 case 子句都不能执行时会被执行，通常用于避免 select 语句的阻塞。如下:
select {
case <-channel:
// channel 有数据到来时执行的代码
default:
// 所有 channel 都没有数据时执行的代码
}而 context 对象的 Done 办法刚好也是返回一个 channel, 勾销信号便是通过该channel 来进行传递的。所以咱们能够在协程外部，通过 select 语句，在其中一个 case 分支来监听勾销信号；同时应用一个 default 分支在协程中执行具体的业务逻辑。在终止信号没有到来时，就执行业务逻辑；在收到协程终止信号后，也可能及时终止协程的执行。如下:
go func(ctx context.Context) {
for {
select {
// 调用 cancel 函数后, 这里将可能收到告诉
case <-ctx.Done():
return
default:
// 执行业务逻辑
}
}
}(ctx)3.3 回收协程资源
最初，当协程被终止执行时，须要开释占用的资源，包含文件句柄、内存等，以便其余程序能够持续应用这些资源。在 Go 语言中，能够应用 defer 语句来确保协程在退出时可能正确地开释资源。比方协程中关上了一个文件，此时能够通过 defer 语句来敞开，防止资源的透露。代码示例如下:
func doWork() {file, err := os.Open("test.txt")
if err != nil {log.Fatal(err)
}
defer file.Close()
// Do some work
}在这个例子中，咱们在文件关上之后应用 defer 语句注册了一个函数，当协程完结时会主动调用该函数来敞开文件。这样协程无论在何时退出，咱们都能够确保文件被正确敞开，防止资源透露和其余问题。
3.4 敞开 goroutine 示例
上面展现一个简略的例子，联合 Context 对象，select语句以及 defer 语句这三局部内容，优雅得终止一个协程的运行，具体代码示例如下:
package main
import (
"context"
"fmt"
"time"
)
func worker(ctx context.Context) {
// 最初, 在协程退出前, 开释资源.
defer fmt.Println("worker stopped")
for {
// 通过 select 语句监听勾销信号, 勾销信号没达到, 则执行业务逻辑, 等下次循环查看
select {
default:
fmt.Println("working")
case <-ctx.Done():
return
}
time.Sleep(time.Second)
}
}
func main() {ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
// 启动一个协程执行工作
go worker(ctx)
// 执行 5s 后, 调用 cancel 函数终止协程
time.Sleep(5 * time.Second)
cancel()
time.Sleep(2 * time.Second)
}在 main 函数中，咱们应用 context.WithCancel 函数创立了一个新的 context，并将其传递给worker 函数，同时启动协程运行 worker 函数。
当 worker 函数执行 5s 后，主协程调用 cancel 函数来终止 worker 协程。之后，worker协程中监听勾销信号的 select 语句，将可能捕捉到这个信号，执行终止协程操作。
最初，在退出协程时，通过 defer 语句实现资源的开释。综上，咱们实现了协程的优雅敞开，同时也正确回收了资源。
4. 须要被动敞开协程运行的常见场景
4.1 协程在执行一个一直反复的工作
协程在执行一个一直反复的工作时，此时协程是不会被动终止运行的。然而在某个时刻之后，不须要再继续执行该工作了，须要被动敞开 goroutine 的执行，开释协程的资源。
这里以 etcd 为例来进行阐明。etcd次要用于在分布式系统中存储配置信息、元数据和一些小规模的共享数据。也就是说，咱们能够在 etcd 当中存储一些键值对。那么，如果咱们想要设置键值对的有效期，那该如何实现呢?
etcd中存在一个 租约 的概念，租约能够看作是一个时间段，该时间段内某个键值对的存在是有意义的，而在租约到期后，该键值对的存在便没有意义，能够被删除，同时一个租约能够作用于多个键值对。上面先展现如何将一个租约和一个 key 进行关联的示例：
// client 为 etcd 客户端的连贯, 基于此建设一个 Lease 实例
// Lease 示例提供一些 api, 能过创立租约，勾销租约, 续约租约
lease := clientv3.NewLease(client)
// 创立一个租约, 同时租约工夫为 10 秒
grantResp, err := lease.Grant(context.Background(), 10)
if err != nil {log.Fatal(err)
}
// 租约 ID, 每一个租约都有一个惟一的 ID
leaseID := grantResp.ID
// 将租约与 key 进行关联, 此时该 key 的有效期, 也就是该租约的有效期
_, err = kv.Put(context.Background(), "key1", "value1", clientv3.WithLease(leaseID))
if err != nil {log.Fatal(err)
}以上代码演示了如何在 etcd 中创立一个租约并将其与一个键值对进行关联。首先，通过 etcd 客户端的连贯创立了一个 Lease 实例，该实例提供了一些 api，能够创立租约、勾销租约和续约租约。而后应用 Grant 函数创立了一个租约并指定了租约的有效期为 10 秒。接下来，获取租约 ID，每个租约都有一个惟一的 ID。最初，应用 Put 函数将租约与 key 进行关联，从而将该 key 的有效期设定为该租约的有效期。
所以，咱们如果想要操作 etcd 中键值对的有效期，只须要操作租约的有效期即可。
而刚好，etcd其实定义了一个 Lease 接口，该接口定义了对租约的一些操作，能过创立租约，勾销租约，同时也反对续约租约，获取过期工夫等内容，具体如下:
type Lease interface {
// 1. 创立一个新的租约
Grant(ctx context.Context, ttl int64) (*LeaseGrantResponse, error)
// 2. 勾销租约
Revoke(ctx context.Context, id LeaseID) (*LeaseRevokeResponse, error)
// 3. 获取租约的残余有效期
TimeToLive(ctx context.Context, id LeaseID, opts ...LeaseOption) (*LeaseTimeToLiveResponse, error)
// 4. 获取所有的租约
Leases(ctx context.Context) (*LeaseLeasesResponse, error)
// 5. 一直对租约进行续约，这里假如 10s 后过期，此时大略的含意为每隔 10s 续约一次租约, 调用该办法后, 租约将永远不会过期
KeepAlive(ctx context.Context, id LeaseID) (<-chan *LeaseKeepAliveResponse, error)
// 6. 续约一次租约
KeepAliveOnce(ctx context.Context, id LeaseID) (*LeaseKeepAliveResponse, error)
// 7. 敞开 Lease 实例
Close() error}到此为止，咱们引出了 Lease 接口，而其中 KeepAlive 办法便是咱们今日的配角，从该办法定义能够看出，当调用 KeepAlive 办法对某个租约进行续约后，其每隔一段时间都会执行对指标租约的续约操作。这个时候个别都是启动一个协程，由协程来实现对租约的续约操作。
此时协程其实就是在执行一个一直反复的工作，那如果 Lease 接口的实例调用了 Close 办法，想要回收掉 Lease 实例，不会再通过该实例对租约进行操作，回收掉 Lease 所有占据的资源，那么 KeepAlive 办法创立的协程，此时也应该被被动敞开，不应该再继续执行上来。
事实上，以后 etcd 中Lease接口中 KeepAlive 办法的默认实现也是如此。并且对被动敞开协程运行的实现，也是通过 context 传递对象，select获取勾销信号，最初通过defer 来回收资源这三者组合起来实现的。
上面来看看执行续约操作的函数，会启动一个协程在后盾一直执行，具体实现如下:
func (l *lessor) sendKeepAliveLoop(stream pb.Lease_LeaseKeepAliveClient) {
for {var tosend []LeaseID
now := time.Now()
l.mu.Lock()
// keepAlives 是保留了所有待续约的 租约 ID
for id, ka := range l.keepAlives {
// 而后 nextKeepAlive 为下次续约的工夫, 如果超过该工夫, 则执行续约操作
if ka.nextKeepAlive.Before(now) {tosend = append(tosend, id)
}
}
l.mu.Unlock()
// 发送续约申请
for _, id := range tosend {r := &pb.LeaseKeepAliveRequest{ID: int64(id)}
// 向 etcd 集群发送续约申请
if err := stream.Send(r); err != nil {return}
}
select {
// 每隔 500ms 执行一次
case <-time.After(500 * time.Millisecond):
// 如果接管到终止信号, 则间接终止
case <-l.stopCtx.Done():
return
}
}
}能够看到，其会一直循环，首先会查看以后工夫是否超过了所有租约的下次续约工夫，如果超过了，则会将这些租约的 ID 放入 tosend 数组中，并在循环的下一步中向 etcd集群发送续约申请。接着会期待 500 毫秒，而后再次执行上述操作。失常状况下，其不会退出循环，会始终向 etcd 集群发送续约申请。除非收到了终止信号，其才会退出，从而失常完结协程。
而 stopCtx 则是 lessor 实例的变量，用于传递勾销信号。在创立 lessor 实例时，stopCtx 是由 context.WithCancel() 函数创立的。这个函数会返回两个对象：一个带有勾销办法的 context.Context 对象（即 stopCtx），以及一个函数对象 stopCancel，调用这个函数会勾销上下文对象。具体如下:
// 创立 Lease 实例
func NewLeaseFromLeaseClient(remote pb.LeaseClient, c *Client, keepAliveTimeout time.Duration) Lease {
// ... 省略一些无关内容
reqLeaderCtx := WithRequireLeader(context.Background())
// 通过 withCancel 函数创立 cancelCtx 对象
l.stopCtx, l.stopCancel = context.WithCancel(reqLeaderCtx)
return l
}在 lessor.Close() 函数中，咱们调用 stopCancel() 函数来发送勾销信号。
func (l *lessor) Close() error {l.stopCancel()
// close for synchronous teardown if stream goroutines never launched
// 省略无关内容
return nil
}因为 sendKeepAliveLoop() 协程会在 stopCtx 上期待信号，所以一旦调用了 stopCancel()，协程会收到信号并退出。这个机制非常灵活，因为 stopCtx 是实例的成员变量，所以 lessor 实例创立的所有协程，都能够通过监听 stopCtx 来决定是否要退出执行。
5. 总结
这篇文章次要介绍了为什么须要被动敞开 goroutine，以及在 Go 语言中敞开goroutine 的常见套路。
文章首先介绍了为什么须要被动敞开 goroutine。接下来，文章具体介绍了Go 语言中敞开 goroutine 的常见套路，包含传递终止信号和协程外部捕获终止信号。在传递终止信号的计划中，文章介绍了如何应用 context 对象传递信号，并应用 select 语句期待信号。在协程外部捕获终止信号的计划中，文章介绍了如何应用 defer 语句来回收资源。
最初，文章列举了须要被动敞开协程运行的常见场景，如协程在执行一个一直反复的工作，在不再须要继续执行上来的话，就须要被动敞开协程的执行。心愿通过本文的介绍，读者可能把握如何在适当的时候敞开goroutine，从而防止资源节约的问题。
