Go语言实现定时器的原理及使用详解

0. 前言

在进行并发编程时，有时候会需要定时功能，比如监控某个GO程是否会运行过长时间、定时打印日志等等。

GO标准库中的定时器主要有两种，一种为Timer定时器，一种为Ticker定时器。Timer计时器使用一次后，就失效了，需要Reset()才能再次生效。而Ticker计时器会一直生效，接下来分别对两种进行介绍。

1. Timer定时器

首先介绍一下GO定时器的实现原理。

在一个GO进程中，其中的所有计时器都是由一个运行着 timerproc() 函数的 goroutine 来保护。它使用时间堆（最小堆）的算法来保护所有的 Timer，其底层的数据结构基于数组的最小堆，堆顶的元素是间隔超时最近的 Timer，这个 goroutine 会定期 wake up，读取堆顶的 Timer，执行对应的 f 函数或者 sendtime()函数（下文会对这两个函数进行介绍），而后将其从堆顶移除。

接着看看Timer的结构：

type Timer struct {
    C <-chan Time
    // contains filtered or unexported fields
}

Timer中对外暴露的只有一个channel,这个 channel 也是定时器的核心。当计时结束时，Timer会发送值到channel中，外部环境在这个 channel 收到值的时候，就代表计时器超时了，可与select搭配执行一些超时逻辑。可以通过time.NewTimer、time.AfterFunc或者 time.Afte对一个Timer进行创建。

1.1 time.NewTimer() 和 time.After()

1.1.1 time.NewTimer()

查看以下简单的应用代码：

package main

import (
   "fmt"
   "time"
)
type H struct {
   t *time.Timer
}

func main()  {
   fmt.Println("main")
   h:=H{t: time.NewTimer(1*time.Second)}
   go h.timer()
   time.Sleep(10*time.Second)
}

func (h *H) timer()  {
   for  {
      select {
      case <-h.t.C:
         fmt.Println("timer")
      }
   }

}

我们创建了一个timer，设置时间为1S。然后使用一个select对timer的C进行接受，GO程运行timer()函数，会一直阻塞直到超时发生（接收到C的数据），此时打印timer。

Stop() 停止 Timer

func (t *Timer) Stop() bool

Stop() 是 Timer 的一个方法，调用 Stop()方法，会停止这个 Timer 的计时，使其失效，之后触发定时事件。

实际上，调用此方法后，此Timer会被从时间堆中移除。

Reset（）重置Timer

注意，Timer定时器超时一次后就不会再次运行，所以需要调用Reset函数进行重置。修改select中代码，在Case中添加一个重置的代码：

select {
case <-h.t.C:
   fmt.Println("timer")
   h.t.Reset(1*time.Second)
}

可以看到，会不停的打印timer，这是因为使用了Reset函数重置定时器。

注意！不能随意的对Reset方法进行调用，官网文档中特意强调：

For a Timer created with NewTimer, Reset should be invoked only on stopped or expired timers with drained channels.

大概的意思就是说，除非Timer已经被停止或者超时了，否则不要调用Reset方法，因为，如果这个 Timer 还没超时，不先去Stop它，而是直接Reset，那么旧的 Timer 仍然存在，并且仍可能会触发，会产生一些意料之外的事。所以通常使用如下的代码，安全的重置一个不知状态的Timer（以上的代码中，Reset调用时，总是处于超时状态）：

if !t.Stop() {
    select {
    case <-h.t.C: 
    default:
    }
}
h.t.Reset(1*time.Second)

1.1.2 time.After()

此方法就像是一个极简版的Timer使用，调用time.After()，会直接返回一个channel，当超时后，此channel会接受到一个值，简单使用如下：

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func main() {
	fmt.Println("main")
	go ticker()
	time.Sleep(100 * time.Second)
}

func ticker() {
	for {
		select {
		case <-time.After(1 * time.Second):
			fmt.Println("timer")
		}
	}
}

注意，此方法虽然简单，但是没有Reset方法来重置定时器，但是可以搭配for 和select的重复调用来模拟重置。

1.1.3 sendtime函数

NewTimer和After这两种创建方法，会Timer在超时后，执行一个标准库中内置的函数：sendTime，来将当前的时间发送到channel中。

1.2 time.AfterFunc

此方法可以接受一个func类型参数，在计时结束后，会运行此函数，查看以下代码，猜猜会出现什么结果？

package main

import (
   "fmt"
   "time"
)

func main() {
   fmt.Println("main")
   t := time.AfterFunc(1*time.Second, func() {
      fmt.Println("timer")
   })
   go timer(t)
   time.Sleep(10 * time.Second)
}
func timer(t *time.Timer) {
   select {
   case <-t.C:
      fmt.Println("123")
   }
}

结果只打印了main以及timer。这是因为此方法并不会调用上文提到的sendtime（）函数，即不会发送值给Timer的Channel，所以select就会一直阻塞。

f函数

特意将AfterFunc和以上的NewTimer和After，就是因为f函数的存在。这种方式创建的Timer，在到达超时时间后会在单独的goroutine里执行函数f，而不会执行sendtime函数。

注意，外部传入的f参数并非直接运行在timerproc中，而是启动了一个新的goroutine去执行此方法。

2. Ticker定时器

Ticker定时器可以周期性地不断地触发时间事件，不需要额外的Reset操作。

其使用方法与Timer大同小异。通过time.NewTicker对Ticker进行创建，简单的使用如下：

package main

import (
   "fmt"
   "time"
)

func main() {
   fmt.Println("main")
   t:=time.NewTicker(1*time.Second)
   go timer(t)
   time.Sleep(10 * time.Second)
}
func timer(t *time.Ticker) {
   for{
      select {
      case <-t.C:
         fmt.Println("timer")
      }
   }
}

到此这篇关于Go语言实现定时器的原理及使用详解的文章就介绍到这了,更多相关Go语言定时器内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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