什么是context

type Context interface {
   Deadline() (deadline time.Time, ok bool)
   Done() <-chan struct{}
   Err() error
   Value(key any) any
}

Context本质上是一个接口，完成这四个办法的都能够被称作context

Deadline()

回来time.Time类型的context过期时刻，和一个布尔值ok。若ok为false则该context未设置过期时刻

c := context.Background() //创立个空context
fmt.Println(c.Deadline())
c1, cancel := context.WithTimeout(c, 3*time.Second) //加上时刻约束，回来一个context和一个撤销函数
defer cancel()
fmt.Println(c1.Deadline())
//输出
0001-01-01 00:00:00 +0000 UTC false
2023-11-28 21:38:59.2174603 +0800 CST m=+3.002624401 true

Done()

回来一个channel，当context封闭时，channel会封闭。假如context永久不会封闭，则会回来nil

c := context.Background() //创立个空context
fmt.Println(c.Done())
c1, cancel := context.WithTimeout(c, 3*time.Second) //加上时刻约束，回来一个context和一个撤销函数
cancel()
select {
case <-c1.Done():
   fmt.Println("context过期，channel封闭")
}
//输出
<nil>
context过期，channel封闭

Err()

回来一个error类型过错，没过错则回来nil，一般只要context超时和被封闭时则会回来error

c := context.Background()                      //创立个空context
c1, _ := context.WithTimeout(c, 1*time.Second) //加上时刻约束，回来一个context和一个撤销函数
fmt.Println(c1.Err())
time.Sleep(2*time.Second)
fmt.Println(c1.Err())
c2, cancel := context.WithTimeout(c, 3*time.Second)
cancel()
fmt.Println(c2.Err())
//输出 （context超时和被撤销的回来的error不相同）
<nil>
context deadline exceeded
context canceled

Value(key any)

类似map，输入key给出对应value。key通常在全局变量中分配，可回来任何类型的值。屡次调用仍会回来相同值

c := context.Background() //创立个空context
c1 := context.WithValue(c, "Jack", "Rose") //在context中设置一个键值对
fmt.Println(c1.Value("Jack"))
fmt.Println(c1.Value("Jack"))
fmt.Println(c1.Value("Jack"))
//输出
Rose
Rose
Rose

过错回来

撤销过错

var Canceled = errors.New("context canceled")

当context被cancel函数封闭时调用Err()就会回来该过错

超时过错

type deadlineExceededError struct{}
func (deadlineExceededError) Error() string   { return "context deadline exceeded" }
func (deadlineExceededError) Timeout() bool   { return true }
func (deadlineExceededError) Temporary() bool { return true }

此过错被调集成了一个结构体，经过调用其的三个办法来反映过错和获取信息

EmptyContext

最简略的一个context

没有过期时刻和信息，用来当作父context或许其他需求，经过其不断延伸

type emptyCtx int
func (*emptyCtx) Deadline() (deadline time.Time, ok bool) {
   return
}
func (*emptyCtx) Done() <-chan struct{} {
   return nil
}
func (*emptyCtx) Err() error {
   return nil
}
func (*emptyCtx) Value(key any) any {
   return nil
}

emptyCtx其他办法

var (
   background = new(emptyCtx)
   todo       = new(emptyCtx)
)
func Background() Context {
   return background
}
func TODO() Context {
   return todo
}
func (e *emptyCtx) String() string {
   switch e {
   case background:
      return "context.Background"
   case todo:
      return "context.TODO"
   }
   return "unknown empty Context"
}

Background和Todo

都是emptyCtx，本质上是相同，仅仅人为区分他们，将他们用作不同途径。

Background 回来一个非 nil、空的 Context。它永久不会被撤销，没有价值，也没有截止日期。它通常由 main 函数、初始化和测试运用，并用作传入请求的顶级 Context。
TODO 回来一个非 nil 的空 Context。代码应运用上下文。当不清楚要运用哪个 Context 或尚不可用时，就运用 TODO（由于周围函数没有扩展为接受 Context 参数）。

String()

该办法用来判别该emptyCtx是Background仍是Todo

cancel相关

type CancelFunc func()
func WithCancel(parent Context) (ctx Context, cancel CancelFunc) {
   c := withCancel(parent)
   return c, func() { c.cancel(true, Canceled, nil) }
}
type CancelCauseFunc func(cause error)
func WithCancelCause(parent Context) (ctx Context, cancel CancelCauseFunc) {
   c := withCancel(parent)
   return c, func(cause error) { c.cancel(true, Canceled, cause) }
}

CancelFunc与CancelCauseFunc

CancelFunc不需求参数
CancelCauseFunc需求error类型的参数
他们都是函数的别名，起别名是为了方便后边阅览和运用

WithCancel与WithCancelCause

区别是Cause的带着
他们经过withCancel创立一个context，并回来该context和撤销函数，下面以WithCancelCause为例，他回来如下的函数

func(cause error) { c.cancel(true, Canceled, cause) }

cause是过错原因，然后这个函数调用新创立的cancelCtx的cancel办法，完成了撤销操作。cancel需求参数如下，上面传入的第二个参数是Canceled，便是从前界说的一个过错"context canceled"

func (c *cancelCtx) cancel(removeFromParent bool, err, cause error)

后边再细讲cancel

创立cancelCtx

func withCancel(parent Context) *cancelCtx {
   if parent == nil {
      panic("cannot create context from nil parent")
   }
   c := newCancelCtx(parent)
   propagateCancel(parent, c)
   return c
}

此函数需求一个父context，假如传入的是nil则会panic掉
持续往下看会发现呈现新的函数newCancelCtx，咱们看看它会传给咱们什么

func newCancelCtx(parent Context) *cancelCtx {
   return &cancelCtx{Context: parent}
}

它给咱们回来了一个包括父context的cancelCtx的指针，那么cancelCtx长什么样呢，持续跟曩昔

type cancelCtx struct {
   Context
   mu       sync.Mutex            // protects following fields
   done     atomic.Value          
   children map[canceler]struct{} // set to nil by the first cancel call
   err      error                 // set to non-nil by the first cancel call
   cause    error                 // set to non-nil by the first cancel call
}

能够看见里面有

mu：锁，用来维护临界资源
done：atomic包里的value类型的值，原子性咱们直接看看源码

//Value 提供原子加载和共同类型化值的存储。
//Value 的零值从 Load 回来 nil。调用 Store 后，不得仿制 Value。首次运用后不得仿制 Value。
type Value struct {
   v any
}

children：字段是一个map，用于保存这个context派生出去的一切子context和它们对应的canceler。其间，canceler接口界说如下：

type canceler interface {
    cancel(removeFromParent bool, err error)
}

canceler接口中有办法cancel，用于撤销与之关联的context。当一个context的父context被撤销时，它会调用自己的cancel办法将自己也撤销掉，并将自己从父context的children字段中移除。
因而，cancelCtx中的children字段实际上是用来记录这个context的一切子context以及它们对应的canceler对象。当这个context被撤销时，它会遍历一切的子context并调用它们的cancel办法，以便将它们也一起撤销掉。（可是每个cancelCtx本身就满意了canceler接口的条件，也便是说他们自己便是canceler类型，不是很了解详细作用）

err：过错信息
cause:过错原因（差不多吧这两个）

现在咱们现已知道什么是cancelCtx了，那么回到原函数withCanel上来，newCancelCtx之后是propagateCancel函数，它的作用是将child添加到parent的children里面，让咱们看看它的源码

func propagateCancel(parent Context, child canceler) {
   done := parent.Done()  //获取父context的channel来检测父context是否能被撤销
   //下面都用parent指代父context
   if done == nil {
      return   // parent永久无法撤销则退出
   }
   select {
   case <-done:  //监听
      // parent 现已被撤销
      child.cancel(false, parent.Err(), Cause(parent)) //则child调用本身cancel办法撤销自己
      return
   default:
   }
   if p, ok := parentCancelCtx(parent); ok {
      p.mu.Lock()
      if p.err != nil {
         // parent has already been canceled
         child.cancel(false, p.err, p.cause)
      } else {
         if p.children == nil {
            p.children = make(map[canceler]struct{})
         }
         p.children[child] = struct{}{}
      }
      p.mu.Unlock()
   } else {
      goroutines.Add(1)
      go func() {
         select {
         case <-parent.Done():
            child.cancel(false, parent.Err(), Cause(parent))
         case <-child.Done():
         }
      }()
   }
}

第16行又呈现了parentCancelCtx函数，该函数作用是查找最近的父cancelCtx

func parentCancelCtx(parent Context) (*cancelCtx, bool) {
   done := parent.Done()
   if done == closedchan || done == nil {
      return nil, false
   }
   p, ok := parent.Value(&cancelCtxKey).(*cancelCtx)
   if !ok {
      return nil, false
   }
   pdone, _ := p.done.Load().(chan struct{})
   if pdone != done {
      return nil, false
   }
   return p, true
}

closedchan在源码中是这样界说的，所以正如其名，他是个封闭的channel

var closedchan = make(chan struct{})
func init() {
   close(closedchan)
}

所以函数中假如parent.Done()回来的是封闭的channel或许nil，说明最近cancelCtx现已被封闭，就回来nil和false
之后再经过parent.Value(&cancelCtxKey)并进行类型断语获取值，可是cancelCtxKey在包中只要潦草的界说

var cancelCtxKey int

是什么含义呢？
咱们再去看看Value办法是怎样处理这个的
经过查找咱们发现cancelCtx重写了Value

func (c *cancelCtx) Value(key any) any {
   if key == &cancelCtxKey {
      return c
   }
   return value(c.Context, key)
}

当&cancelCtxKey作为参数则会回来该cancelCtx
可是func (c *cancelCtx) Value(key any) any是如何获取到最近的canncelCtx呢？
假如parent本身是cancelCtx，则直接回来该parent，它便是最近的canncelCtx
假如不是，他会不断地调用上一级的value办法直到遇到canncelCtx回来停止，详见如下

func value(c Context, key any) any {
   for {
      switch ctx := c.(type) {
      case *valueCtx:
         if key == ctx.key {
            return ctx.val
         }
         c = ctx.Context
      case *cancelCtx:
         if key == &cancelCtxKey {
            return c
         }
         c = ctx.Context
      case *timerCtx:
         if key == &cancelCtxKey {
            return ctx.cancelCtx
         }
         c = ctx.Context
      case *emptyCtx:
         return nil
      default:
         return c.Value(key)
      }
   }
}

现在让咱们回到parentCancelCtx函数上来

func parentCancelCtx(parent Context) (*cancelCtx, bool) {
   done := parent.Done()
   if done == closedchan || done == nil {
      return nil, false
   }
   p, ok := parent.Value(&cancelCtxKey).(*cancelCtx)
   if !ok {
      return nil, false
   }
   pdone, _ := p.done.Load().(chan struct{})
   if pdone != done {
      return nil, false
   }
   return p, true
}

此刻现现已过parent.Value获取到了最近的cancelCtx并传给变量p了（没有找到就return nil了）
然后，经过p.done.Load()拿到一个管道（p.done是atomic.Value类型，在atomic包里有它的Load办法），
现在讲拿到的管道（最近的cancelCtx的管道）和之前的管道作比较（parent的管道），假如不是同一个就回来nil,这个状况代表你找到了最近的自界说cancelCtx可是并不是包界说的cancelCtx

当一切都判定曩昔后，咱们就成功拿到了最近的cancelCtx，现在咱们总算能够回到propagateCancel函数了

func propagateCancel(parent Context, child canceler) {
   done := parent.Done()  //获取父context的channel来检测父context是否能被撤销
   //下面都用parent指代父context
   if done == nil {
      return   // 假如分支上不存在可cancel的context则退出
   }
   select {
   case <-done:  //监听
      // parent 现已被撤销
      child.cancel(false, parent.Err(), Cause(parent)) //则child调用本身cancel办法撤销自己
      return
   default:
   }
   if p, ok := parentCancelCtx(parent); ok {
      p.mu.Lock()
      if p.err != nil {
         // parent has already been canceled
         child.cancel(false, p.err, p.cause)
      } else {
         if p.children == nil {
            p.children = make(map[canceler]struct{})
         }
         p.children[child] = struct{}{}
      }
      p.mu.Unlock()
   } else {
      goroutines.Add(1)
      go func() {
         select {
         case <-parent.Done():
            child.cancel(false, parent.Err(), Cause(parent))
         case <-child.Done():
         }
      }()
   }
}

拿到后先上个锁，再将child放到children的key里

那map中的值struct{}是拿来干什么？
实际上是由于运用空结构体struct{}作为值的优点在于它占用极少的内存空间，实际上不占用任何空间。这是由于在Go语言中，空结构体的巨细是0字节。经过将空结构体作为值，咱们能够完成一个只关注键的调集，而不需求额外的内存开销。

假如没有拿到，则开启一个协程来监听parent和child管道状况，若parent撤销则child撤销掉自己，若child先撤销则不做为，当两个都没撤销掉这个协程就会一向堵塞在这里，直到其间一个先cancel掉

goroutines.Add(1)
go func() {
   select {
   case <-parent.Done():
      child.cancel(false, parent.Err(), Cause(parent))
   case <-child.Done():
   }
}()

到此停止，一个cancelCtx就被成功创立出来了

removeChild

直接看看源码，它的作用是，从最近的父cancelCtx的children中移除child

func removeChild(parent Context, child canceler) {
   p, ok := parentCancelCtx(parent)
   if !ok {
      return
   }
   p.mu.Lock()
   if p.children != nil {
      delete(p.children, child)
   }
   p.mu.Unlock()
}

传入一个父Ctx（不知道类型），然后根据此ctx查找最近的父cancelCtx，没有找到就return
找到就调用其锁，删掉children中的child这个key，再解锁

canceler界说

type canceler interface {
   cancel(removeFromParent bool, err, cause error)
   Done() <-chan struct{}
}

有cancel办法（后边讲）和Done办法的都是canceler，能够看到咱们一切的cancelCtx都满意这个条件，所以每个cancelCtx实际上也是一个canceler

cancelCtx

cancelCtx的界说在之前现已提到过了，咱们首要讲讲cancelCtx重写父Ctx的办法，就在代码旁批注解说

type cancelCtx struct {
   Context
   mu       sync.Mutex            
   done     atomic.Value         
   children map[canceler]struct{} 
   err      error                
   cause    error                
}
//假如传进来的key是完成设立的cancelCtxKey则回来该cancelCtx本身
//假如不是就会一向往上找，调用该ctx存储的父ctx的信息查看key对应value的值。
func (c *cancelCtx) Value(key any) any {
   if key == &cancelCtxKey {   
      return c
   }
   return value(c.Context, key)
}
func (c *cancelCtx) Done() <-chan struct{} {
//done是atomic.Value类型，担任原子性存储
//先把done里的东西经过Load取出来
   d := c.done.Load()     
   if d != nil {          
      return d.(chan struct{})
   }
   //假如done里啥都没有就上锁（关门打狗）
   c.mu.Lock()
   defer c.mu.Unlock()
   //再次调用Load读取，目的是再次查看context有无被撤销
   d = c.done.Load()
   //done里确实啥也没有，就给他创立一个，然后存进去
   if d == nil {   
      d = make(chan struct{})
      c.done.Store(d)
   }
   return d.(chan struct{})
}
//加锁读取err
func (c *cancelCtx) Err() error {
   c.mu.Lock()
   err := c.err
   c.mu.Unlock()
   return err
}

String接口有关

type stringer interface {
   String() string
}

以上为接口界说，在各种string办法中均有contextName函数的呈现，让咱们看看这是什么吧

func contextName(c Context) string {
   if s, ok := c.(stringer); ok {
      return s.String()
   }
   return reflectlite.TypeOf(c).String()
}

这个函数将传入的c做类型断语，假如c是stringer接口类型就调用c的String办法
假如不是就回来用字符串表明的c的类型

func (c *cancelCtx) String() string {
    return contextName(c.Context) + ".WithCancel" 
}
func (c *timerCtx) String() string {
   return contextName(c.cancelCtx.Context) + ".WithDeadline(" +
      c.deadline.String() + " [" +
      time.Until(c.deadline).String() + "])"
}
func (c *valueCtx) String() string {
   return contextName(c.Context) + ".WithValue(type " +
      reflectlite.TypeOf(c.key).String() +
      ", val " + stringify(c.val) + ")"
}

以上三个String办法都是回来字符串类型的Ctx的信息

cancel函数

这个函数现已在之前呈现很屡次了，现在咱们来详细讲讲

func (c *cancelCtx) cancel(removeFromParent bool, err, cause error) {
   //假如没有传入err，则panic（可能是误操作的cancel，呈现重大问题，直接panic掉）
   if err == nil { 
      panic("context: internal error: missing cancel error")
   }
   //假如传入了err可是没有cause，就把err赋值给cause，原因便是err
   if cause == nil {
      cause = err
   }
   //之后要对Ctx里的数据操作，先上把锁
   c.mu.Lock()
   //假如Ctx现已被cancel掉就开锁退出
   if c.err != nil {
      c.mu.Unlock()
      return 
   }
   c.err = err
   c.cause = cause
   //关掉ctx中的管道
   d, _ := c.done.Load().(chan struct{})
   if d == nil {
      c.done.Store(closedchan)
   } else {
      close(d)
   }
   //遍历ctx的子ctx，一个一个撤销，最终该分支下的全被撤销掉
   for child := range c.children {
      child.cancel(false, err, cause)
   }
   c.children = nil
   c.mu.Unlock()
   //是否要从父ctx移除该ctx，假如传入的是就移除
   if removeFromParent {
      removeChild(c.Context, c)
   }
}

timerCtx重写了该办法，首要经过调用父cancelCtx的cancel办法并删掉timer

func (c *timerCtx) cancel(removeFromParent bool, err, cause error) {
   c.cancelCtx.cancel(false, err, cause)
   if removeFromParent {
      removeChild(c.cancelCtx.Context, c)
   }
   //它的锁是用的父cancelCtx的锁
   c.mu.Lock()
   if c.timer != nil {
      c.timer.Stop()
      c.timer = nil
   }
   c.mu.Unlock()
}
type timerCtx struct {
   *cancelCtx
   timer *time.Timer 
   deadline time.Time
}

创立带有过期时刻的Ctx

传入一个Ctx和时限，回来一个Ctx和撤销它的函数

func WithDeadline(parent Context, d time.Time) (Context, CancelFunc) {
   //假如没有传入parent，则报错
   if parent == nil {
      panic("cannot create context from nil parent")
   }
   //获取parent过期时刻，若获取成功且此刻刻在设定的时刻之前，那么就听parent的话，与其一起过期
   //调用WithCancel，此函数会回来一个cancelCtx和撤销函数
   if cur, ok := parent.Deadline(); ok && cur.Before(d) {
      return WithCancel(parent)
   }
   //假如没有获取到parent过期时刻或许获取到的时刻现已过了设定时刻
   //就创立一个timerCtx，赋予过期时刻为设定的时刻
   c := &timerCtx{
      cancelCtx: newCancelCtx(parent),
      deadline:  d,
   }
   //创立完后要填到parent的children里
   propagateCancel(parent, c)
   dur := time.Until(d)
   //假如现已超时，就cancel掉此ctx并从它的parent的children里移除
   //再回来该ctx（？？？不了解这点，拿这个剥离出来的cancel掉的ctx干啥）
   if dur <= 0 {
      c.cancel(true, DeadlineExceeded, nil)
      return c, func() { c.cancel(false, Canceled, nil) }
   }
   //锁住这个ctx
   c.mu.Lock()
   defer c.mu.Unlock()
   //假如该ctx还没被cancel就等到设定时刻调用cancel
   if c.err == nil {
      c.timer = time.AfterFunc(dur, func() {
         c.cancel(true, DeadlineExceeded, nil)
      })
   }
   return c, func() { c.cancel(true, Canceled, nil) }
}
//此函数便是WithDeadline的一个补充函数，它传入的是时刻段，WithDeadline传入的是时刻点，作用相同
func WithTimeout(parent Context, timeout time.Duration) (Context, CancelFunc) {
   return WithDeadline(parent, time.Now().Add(timeout))
}

ValueCtx相关

ValueCtx只担任带着Key-Value键值对，其他交给父Ctx做

type valueCtx struct {
   Context
   key, val any
}

创立value

没啥好说的

func WithValue(parent Context, key, val any) Context {
   if parent == nil {
      panic("cannot create context from nil parent")
   }
   if key == nil {
      panic("nil key")
   }
   //查看这个key能不能作比较，假如不能就不能拿它当key
   //为什么呢，由于假如key不能比较，咱们就无法经过查找key来拿到对应的value
   if !reflectlite.TypeOf(key).Comparable() {
      panic("key is not comparable")
   }
   return &valueCtx{parent, key, val}
}

获取value

func (c *valueCtx) Value(key any) any {
   //能直接拿到就拿
   if c.key == key {
      return c.val
   }
   //不能就往上找
   return value(c.Context, key)
}

value函数

这个就像一个办法合集，经过对传入的ctx类型判别来调用相应的办法，假如在当前ctx无法取到值就会一向往上找

func value(c Context, key any) any {
   for {
      switch ctx := c.(type) {
      case *valueCtx:
         if key == ctx.key {
            return ctx.val
         }
         c = ctx.Context
      case *cancelCtx:
         if key == &cancelCtxKey {
            return c
         }
         c = ctx.Context
      case *timerCtx:
         if key == &cancelCtxKey {
            return ctx.cancelCtx
         }
         c = ctx.Context
      case *emptyCtx:
         return nil
      default:
         return c.Value(key)
      }
   }
}

总结

这是我第一次阅览源码，尽管context包很简略，可是我读起来真的好吃力
读着读着总会惊叹写这些代码的人脑子是怎样长的？vocal为什么能写的那么高雅，有些奇思妙想真的好牛

Go Context包源码解读

什么是context

Context本质上是一个接口，完成这四个办法的都能够被称作context

Deadline()

Done()

Err()

Value(key any)

过错回来

撤销过错

超时过错

EmptyContext

最简略的一个context

emptyCtx其他办法

Background和Todo

String()

cancel相关

CancelFunc与CancelCauseFunc

WithCancel与WithCancelCause

创立cancelCtx

removeChild

canceler界说

cancelCtx

String接口有关

cancel函数

创立带有过期时刻的Ctx

ValueCtx相关

创立value

获取value

value函数

总结

作者信息

Go Context包源码解读

什么是context

Context本质上是一个接口，完成这四个办法的都能够被称作context

Deadline()

Done()

Err()

Value(key any)

过错回来

撤销过错

超时过错

EmptyContext

最简略的一个context

emptyCtx其他办法

Background和Todo

String()

cancel相关

CancelFunc与CancelCauseFunc

WithCancel与WithCancelCause

创立cancelCtx

removeChild

canceler界说

cancelCtx

String接口有关

cancel函数

创立带有过期时刻的Ctx

ValueCtx相关

创立value

获取value

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