Go语言怎么实现请求超时处理

1. 简介

但是在本文中，暂未展示在哪些场景下，timerCtx实现超时控制相对于timer实现的优点，或者在哪些场景下，timer相对于timerCtx在哪些场景下使用更为合适，后续将会再进行描述。

2. 问题引入

当使用Go语言进行网络请求时，程序可能会因为请求处理时间过长而被卡住，无法继续执行后续代码。这种情况会导致程序性能下降，用户体验变差，甚至会导致系统崩溃。特别是在高并发场景下，这种问题更加突出。

举个例子，假设我们需要从一个远程服务获取一些数据，我们可以使用Go标准库中的http包进行网络请求。代码可能类似于以下示例：

func makeRequest(url string) (string, error) {
    // 创建 http.Client 客户端实例
    client := &http.Client{}
    // 创建请求
    req, err := http.NewRequest("GET", url, nil)
    if err != nil {
        return "", err
    }
    // 执行请求
    resp, err := client.Do(req)
    if err != nil {
        return "", err
    }
    // 读取响应内容
    defer resp.Body.Close()
    body, err := ioutil.ReadAll(resp.Body)
    if err != nil {
        return "", err
    }
    return string(body), nil
}
func main() {
    url := "https://baidu.com"
    result, err := makeRequest(url)
    if err != nil {
        return
    }
}

这里定义了一个makeRequest函数，该函数使用http.Client客户端发送HTTP请求并返回响应体。

但是，如果请求响应时间过长，程序就会一直等待直到请求超时或者响应返回。如果是单个请求的情况下，这种等待可能不会对系统产生太大的影响。但是在高并发场景下，这种情况可能会导致系统性能大幅下降。

因此，我们需要一种方法来对请求进行超时处理，确保程序能够及时响应其他请求，而不是一直等待。

3. timer的实现方案

3.1 timer的基本介绍

Timer可以通过time.NewTimer()或time.AfterFunc()函数创建。NewTimer()函数创建一个Timer对象，该对象在指定的时间间隔后向一个通道发送一个当前时间。AfterFunc()函数则会在指定的时间间隔后执行一个函数。

通过timer，可以实现许多常见的任务，比如定期执行某个操作、超时控制、任务调度等。同时，在Go语言中，timer还可以方便地取消或重置，能够更加灵活地控制程序的运行。

所以，这里我们可以使用timer实现请求的超时控制，下面我们来看使用timer来实现超时控制的具体步骤。

3.2 timer实现超时控制

如果需要使用timer实现请求的超时控制，可以通过以下步骤来实现请求的超时处理，具体如下:

• 创建一个timer对象。可以使用time.NewTimer()函数创建一个新的timer对象

• 启动一个goroutine来执行具体的业务逻辑

• 在select语句中处理超时事件。在select语句中，使用一个case来处理timer的超时事件

• 在需要控制超时的地方使用上述逻辑

下面是一个示例代码，演示了如何使用timer实现超时控制：

package main
import (
    "fmt"
    "time"
)
func main() {
    // 1. 创建一个timer对象，等待5秒钟
    timeout := time.NewTimer(5 * time.Second)
    ch := make(chan string, 1)
    go func() {
       // 2. 这里我们简单模拟一个需要执行10秒的操作
       time.Sleep(10 * time.Second)
       ch <- "hello world"
    }()
    // 3. 在select语句中处理超时事件 或者请求正常返回
    select {
    case <-timeout.C:
        // 执行任务超时处理
       fmt.Println("操作超时")
       return
    case result := <-ch:
        // 执行正常业务流程
       fmt.Println(result)
    }
    // 停止timer
    if !timeout.Stop() {
       <-timeout.C
    }
    // 操作执行完成
    fmt.Println("操作执行完成")
}

这里在主协程处通过NewTimer创建一个定时器，然后启动一个协程对任务进行处理，当处理完成后，通过channel告知其他协程。

在主协程中，通过select语句，对定时器timer和channel同时进行监听，当任务执行超时时，则执行超时逻辑；如果任务在超时前完成，则执行正常处理流程。

通过这种方式，实现了请求的超时处理。

3.3 对问题的解决

下面展示使用 timer 来实现对请求的超时处理，从而避免程序长期处于等待状态，造成系统性能大幅下降。

func makeRequest(url string) (string, error) {
      // 具体的业务逻辑
}
func main() {
    url := "https://baidu.com"
    // 设置超时时间为5秒
    timeout := 5 * time.Second
    // 创建一个计时器，等待超时
    timer := time.NewTimer(timeout)
    // 创建一个 channel，用于接收请求的结果
    ch := make(chan string, 1)
    // 启动协程执行请求
    go func() {
        result, err := makeRequest(url)
        if err != nil {
            ch <- fmt.Sprintf("Error: %s", err.Error())
            return
        }
        ch <- result
    }()
    // 等待超时或者请求结果返回
    select {
    case result := <-ch:
        fmt.Println(result)
    case <-timer.C:
        fmt.Println("Request timed out")
    }
    // 请求完成后，停止定时器
    if !timer.Stop() {
        <-timer.C
    }
}

在这个示例中，我们使用 time 包创建一个计时器，等待超时。同时，我们还创建了一个 channel，用于接收请求的结果。然后我们启动一个协程执行请求，一旦请求返回，就会将结果发送到 channel 中。在主协程中，我们使用 select 语句等待超时或者请求结果返回。如果请求在超时之前返回，就会从 channel 中接收到结果并打印出来。如果请求超时，就会打印出相应的错误信息。

从而实现了避免了处理某些场景请求时，避免系统进入长时间等待的问题的出现。

4.timetCtx的实现方案

虽然，timer和select实现超时控制的逻辑并不复杂，但是在某些场景下，使用timerCtx来实现超时控制，相对来说是更为简单的，而且现有开源框架基本上也是通过该方式来实现的。所以接下来，我们来对timerCtx进行基本介绍，同时使用timerCtx来实现超时控制。

4.1 timerCtx的基本介绍

timerCtx是一种在Go语言中使用Context和Timer结合实现超时控制的方式。它是一个自定义的结构体类型，用于封装定时器和取消函数，并提供一种方便的方式来取消goroutine的执行，从而避免出现goroutine泄露等问题。

4.2 timerCtx的基本使用方式

当使用timetCtx实现超时控制，通常需要以下几个步骤:

• 调用 context.WithTimeout() 方法，创建一个超时控制的子上下文。

• 启动一个协程来执行任务。

• 在主协程中，通过select语句调用 Done() 方法来判断是否超时。如果 Done() 方法返回的 channel 被关闭，则意味着已经超时，需要及时停止当前任务并返回。

• 在函数返回时，调用取消函数 cancel()，释放占用的资源。

下面是一个示例代码，演示了如何使用timerCtx实现超时控制：

package main
import (
    "context"
    "fmt"
    "time"
)
func main() {
    // 创建一个timerCtx，设置超时时间为3秒
    ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 3*time.Second)
    // 调用cancel函数,释放占用的资源  
    defer cancel()
    // 开启一个协程执行任务
    ch := make(chan string, 1)
    go func() {
        // 模拟任务执行，休眠5秒
        time.Sleep(5 * time.Second)
        ch <- "hello world"
    }()
    // 在主协程中等待timerCtx超时或任务完成
    select {
    case <-ctx.Done():
        fmt.Println("timeout")
    case result := <-ch:
        fmt.Println(result)
    }
}

这里在主协程处通过context.WithTimeout创建一个timerCtx，然后启动一个协程对任务进行处理，当处理完成后，通过channel告知其他协程。

其次，对于timerCtx来说，调用Done方法将会返回一个channal,当超时后，该channel将会自动被关闭，此时通过select，将能够从该处于close状态的channel中接收到数据。

因此，在主协程中，通过select语句，对这两个channel同时进行监听，当任务执行超时时，则执行超时逻辑；如果任务在超时前完成，则执行正常处理流程。通过这种方式，实现了请求的超时处理。

4.3 对问题的解决

下面使用 context.WithTimeout 和 select 来实现请求的超时处理，通过这种方式，避免程序长期处于等待状态，具体代码实现如:

// 执行具体的业务逻辑
func makeRequest(ctx context.Context, url string) (string, error) {}
func main() {
    url := "https://baidu.com"
    // 创建一个不带超时的context
    ctx := context.Background()
    // 1. 创建一个带超时的timerCtx
    timeout := 5 * time.Second
    timerCtx, cancel := context.WithTimeout(ctx, timeout)
    //5. 在函数返回时，调用取消函数 cancel()，释放占用的资源。
    defer cancel()
    // 创建一个 channel，用于接收请求的结果
    ch := make(chan string, 1)
    // 2. 将子上下文传递给需要进行超时控制的函数, 启动协程执行请求
    go func() {
       result, err := makeRequest(ctx,url)
        if err != nil {
            ch <- fmt.Sprintf("Error: %s", err.Error())
            return
        }
        ch <- result
    }()
    // 函数可以通过调用 context.Context 对象的 Done() 方法来判断是否超时。
    // 如果 Done() 方法返回的 channel 被关闭，则意味着已经超时，需要及时停止当前任务并返回。
    select {
    case result := <-ch:
        fmt.Println(result)
    case <-timerCtx.Done():
        fmt.Println("Request timed out")
    }
}

在这个例子中，我们使用 context.WithTimeout 创建一个带有超时的 context 对象，设置超时时间为 5秒钟。handleRequest来执行对应的任务，将timeCtx传递给handleRequest，如果没有在对应时间内正常返回，此时任务会直接返回，不会无限期执行下去。

在任务执行过程中，通过select不断检查 ctx.Done() 方法的返回值，如果超时时间到了，ctx.Done() 的结果将变为一个非 nil 的值，这时我们就可以在 select 语句中执行超时处理的逻辑。

最后，在任务返回后，调用取消函数 cancel()，释放占用的资源。

从上面timer实现超时控制，或者是使用timerCtx的实现来看，其实二者区别并不大，但是事实上，现在任务的超时控制，基本上都是使用timerCtx实现的，并非使用timer来实现的，后续将会对其进行说明。