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Golang 定时器(Timer 和 Ticker),这篇文章就够了
简介定时器是什么Golang 原生 time 包下可以用来执行一些定时任务或者是周期性的任务的一个工具本文基于 Go 1.14，如果以下文章有哪里不对或者问题的地方，欢迎讨论学习定时器的日常使用Timer 相关func NewTimer(d Duration) *Timerfunc (t *Tim
定时器是什么
Golang 原生 time 包下可以用来执行一些定时任务或者是周期性的任务的一个工具
本文基于 Go 1.14，如果以下文章有哪里不对或者问题的地方，欢迎讨论学习
定时器的日常使用
Timer 相关
func NewTimer(d Duration) *Timer
func (t *Timer) Reset(d Duration) bool
func (t *Timer) Stop() bool
func After(d Duration) <-chan Time
func AfterFunc(d Duration, f func()) *Timer
func main() {
timer := time.NewTimer(3 * time.Second)
select {
case <-timer.C:
fmt.Println("3秒执行任务")
}
timer.Stop() // 这里来提高 timer 的回收
}
func main() {
tChannel := time.After(3 * time.Second) // 其内部其实是生成了一个 timer
select {
case <-tChannel:
fmt.Println("3秒执行任务")
}
}
func main() {
timer := time.NewTimer(3 * time.Second)
for {
timer.Reset(4 * time.Second) // 这样来复用 timer 和修改执行时间
select {
case <-timer.C:
fmt.Println("每隔4秒执行任务")
}
}
}
注意事项：
错误使用：time.After 这里会不断生成 timer，虽然最终会回收，但是会造成无意义的cpu资源消耗
func main() {
for {
select {
case <-time.After(3 * time.Second):
fmt.Println("每隔3秒执行一次")
}
}
}
正确使用：
func main() {
timer := time.NewTimer(3 * time.Second)
for {
timer.Reset(3 * time.Second) // 这里复用了 timer
select {
case <-timer.C:
fmt.Println("每隔3秒执行一次")
}
}
}
Ticker 相关
func NewTicker(d Duration) *Ticker
func Tick(d Duration) <-chan Time
func (t *Ticker) Stop()
func main() {
ticker := time.NewTicker(3 * time.Second)
for range ticker.C {
fmt.Print("每隔3秒执行任务")
}
ticker.Stop()
}
错误使用：
func main() {
for {
select {
case <-time.Tick(3 * time.Second): // 这里会不断生成 ticker，而且 ticker 会进行重新调度，造成泄漏（后面源码会有解析）
fmt.Println("每隔3秒执行一次")
}
}
}
定时器源码分析
我先给出涉及到过程的相关结构体（！！！要注意 Timer 和 timer 的不同）
type Timer struct {
C <-chan Time
r runtimeTimer
}
"htmlcode">
func NewTicker(d Duration) *Ticker {
if d <= 0 {
panic(errors.New("non-positive interval for NewTicker"))
}
c := make(chan Time, 1)
t := &Ticker{
C: c,
r: runtimeTimer{
when: when(d),//当前时间+d的时间，可看下面
period: int64(d),//执行周期
f: sendTime,
arg: c, // 就是 f 中第一个参数
},
}
startTimer(&t.r)
return t
}
"htmlcode">
// startTimer adds t to the timer heap.
// 这里已经说明了 timers 是一种堆的数据结构，由于是定时器，
// 最近的最先执行，所以猜测以 when 来判断的小顶堆
func startTimer(t *timer) {
addtimer(t)
}
"addtimer called with initialized timer")
}
t.status = timerWaiting
"cleantimers: bad p")
}
switch s := atomic.Load(&t.status); s {
case timerDeleted:
if !atomic.Cas(&t.status, s, timerRemoving) {// status 变更为 timerRemoving
continue
}
dodeltimer0(pp) // 这里是删除 timer 的关键部分，删除堆顶的部分并调整
if !atomic.Cas(&t.status, timerRemoving, timerRemoved) { // stauts 变更为 timerRemoved
badTimer() // 这里就是 throw 一个异常
}
atomic.Xadd(&pp.deletedTimers, -1)
case timerModifiedEarlier, timerModifiedLater:
if !atomic.Cas(&t.status, s, timerMoving) { // stauts 变更为 timerMoving
continue
}
t.when = t.nextwhen // 将执行时间设置为其下次执行的时候
// -----删除堆顶位置，并按照其新的执行时间加入到对应的位置
dodeltimer0(pp)
doaddtimer(pp, t) // 添加 timer 的关键部分
// ------------
if s == timerModifiedEarlier {
atomic.Xadd(&pp.adjustTimers, -1)
}
if !atomic.Cas(&t.status, timerMoving, timerWaiting) {
badTimer()
}
default:
return
}
}
}
"dodeltimer0: wrong P")
} else {
t.pp = 0 // 这里将指针情况
}
// --- 将堆的最后一位 timer 放到堆顶，然后清空最后一位的空间，然后向下调整---
last := len(pp.timers) - 1
if last > 0 {
pp.timers[0] = pp.timers[last]
}
pp.timers[last] = nil
pp.timers = pp.timers[:last]
if last > 0 {
siftdownTimer(pp.timers, 0)//向下调整的核心部分
}
// ---------------------
updateTimer0When(pp) //更新当前 p 的最先执行 timer 的执行时间
atomic.Xadd(&pp.numTimers, -1)
}
"doaddtimer: P already set in timer")
}
t.pp.set(pp)
// --- 将 timer 放置到堆的最后一位，然后向上调整 ---
i := len(pp.timers)
pp.timers = append(pp.timers, t)
siftupTimer(pp.timers, i)// 向上调整的核心部分
// ---------------------------
if t == pp.timers[0] {
atomic.Store64(&pp.timer0When, uint64(t.when))
}
atomic.Xadd(&pp.numTimers, 1)
}
当我们已知 timers 是小顶堆的数据结构（满足“当前位置的值小于等于父位置的值“即可，实现方式使用数组，由下面代码可以知道是四叉小顶堆，结构如下图）的情况后，接下来看堆向上或者向下调整的细节部分
// timers 堆的向上调整
func siftupTimer(t []*timer, i int) {
...
when := t[i].when
tmp := t[i]
for i > 0 {
p := (i - 1) / 4 // 由这里可以看出，堆的节点长度是4
if when >= t[p].when {
break
}
// --- 向上进行调整，即父节点下移，当前节点上移 ---
t[i] = t[p]
i = p
//向上进行调整
}
if tmp != t[i] {
t[i] = tmp
}
}
"htmlcode">
// 这里执行的前提是当前 P 的 timesLock 已经锁了，所以不用担心并发问题
func runtimer(pp *p, now int64) int64 {
for {
t := pp.timers[0] //找到 timers 堆的堆顶，为最先执行的 timer
if t.pp.ptr() != pp {
throw("runtimer: bad p")
}
switch s := atomic.Load(&t.status); s {
case timerWaiting:
if t.when > now { //如果还没到时间，则返回调用的时间
return t.when
}
"htmlcode">
// 由于是 runtimer 进行调用，因此也线程安全
func runOneTimer(pp *p, t *timer, now int64) {
...
f := t.f
arg := t.arg
seq := t.seq
"text-align: center">
我们看下 checkTimers 做了什么
func checkTimers(pp *p, now int64) (rnow, pollUntil int64, ran bool) {
if atomic.Load(&pp.adjustTimers) == 0 {// 如果没有需要可调整的，则直接返回最先执行 timer 的时间
next := int64(atomic.Load64(&pp.timer0When))
if next == 0 {
return now, 0, false
}
if now == 0 {
now = nanotime()
}
if now < next { // 表示还没有到执行时间
if pp != getg().m.p.ptr() || int(atomic.Load(&pp.deletedTimers)) <= int(atomic.Load(&pp.numTimers)/4) { //且要删除的 Timer数量小于 Timer总数的1/4
return now, next, false
}
}
}
"htmlcode">
func adjusttimers(pp *p) {
if len(pp.timers) == 0 {
return
}
if atomic.Load(&pp.adjustTimers) == 0 { // 如果需要调整的 Timer 为 0，则直接返回
...
return
}
var moved []*timer
loop:
for i := 0; i < len(pp.timers); i++ {
t := pp.timers[i]
if t.pp.ptr() != pp {
throw("adjusttimers: bad p")
}
switch s := atomic.Load(&t.status); s {
case timerDeleted: // 这里就是将部分需要删除的 Timer 给清理掉
if atomic.Cas(&t.status, s, timerRemoving) {
dodeltimer(pp, i)
if !atomic.Cas(&t.status, timerRemoving, timerRemoved) {
badTimer()
}
atomic.Xadd(&pp.deletedTimers, -1)
i--
}
case timerModifiedEarlier, timerModifiedLater: // 把需要调整 Timer 放到 moved 中，然后删除当前堆的数据进行堆调整，后续将 moved 通过 addAdjustedTimers 添加
if atomic.Cas(&t.status, s, timerMoving) {
t.when = t.nextwhen
dodeltimer(pp, i)
moved = append(moved, t)
if s == timerModifiedEarlier {
if n := atomic.Xadd(&pp.adjustTimers, -1); int32(n) <= 0 {
break loop
}
}
i--
}
case timerNoStatus, timerRunning, timerRemoving, timerRemoved, timerMoving:
badTimer()
case timerWaiting:
case timerModifying:
osyield()
i--
default:
badTimer()
}
}
"htmlcode">
func addAdjustedTimers(pp *p, moved []*timer) {
for _, t := range moved {
doaddtimer(pp, t)// 上文有源码解析
if !atomic.Cas(&t.status, timerMoving, timerWaiting) {
badTimer()
}
}
}
clearDeletedTimers
func clearDeletedTimers(pp *p) {
cdel := int32(0)
cearlier := int32(0)
to := 0
changedHeap := false
timers := pp.timers
nextTimer:
for _, t := range timers {
for {
switch s := atomic.Load(&t.status); s {
case timerWaiting:
if changedHeap {
timers[to] = t
siftupTimer(timers, to)
}
to++
continue nextTimer
case timerModifiedEarlier, timerModifiedLater: // 将 timer 状态调整成 timeWaiting，将其放至其正确的执行时间位置
if atomic.Cas(&t.status, s, timerMoving) {
t.when = t.nextwhen
timers[to] = t
siftupTimer(timers, to)
to++
changedHeap = true
if !atomic.Cas(&t.status, timerMoving, timerWaiting) {
badTimer()
}
if s == timerModifiedEarlier {
cearlier++
}
continue nextTimer
}
case timerDeleted: // 将 timerDeleted 转变成 timerRemoved，然后从 timers 堆中删掉（在当前函数后面可以看出）
if atomic.Cas(&t.status, s, timerRemoving) {
t.pp = 0
cdel++
if !atomic.Cas(&t.status, timerRemoving, timerRemoved) {
badTimer()
}
changedHeap = true
continue nextTimer
}
case timerModifying:
osyield()
case timerNoStatus, timerRemoved:
badTimer()
case timerRunning, timerRemoving, timerMoving:
badTimer()
default:
badTimer()
}
}
}
"htmlcode">
func (t *Ticker) Stop() {
stopTimer(&t.r)
}
"htmlcode">
func (t *Timer) Reset(d Duration) bool {
if t.r.f == nil {
panic("time: Reset called on uninitialized Timer")
}
w := when(d)
active := stopTimer(&t.r) // 这里我们上面源码解释过了，即将当前的 timer 的 status 设置成 timerDeleted
resetTimer(&t.r, w)
return active
}
func resettimer(t *timer, when int64) {
modtimer(t, when, t.period, t.f, t.arg, t.seq)
}
func modtimer(t *timer, when, period int64, f func(interface{}, uintptr), arg interface{}, seq uintptr) {
if when < 0 {
when = maxWhen
}
status := uint32(timerNoStatus)
wasRemoved := false
var mp *m
loop:
for {
// 主要的目的就是将当前的 timer 的状态设置成 timerModifying
switch status = atomic.Load(&t.status); status {
case timerWaiting, timerModifiedEarlier, timerModifiedLater:
mp = acquirem()
if atomic.Cas(&t.status, status, timerModifying) {
break loop
}
releasem(mp)
case timerNoStatus, timerRemoved:
mp = acquirem()
if atomic.Cas(&t.status, status, timerModifying) {
wasRemoved = true
break loop
}
releasem(mp)
case timerDeleted:
mp = acquirem()
if atomic.Cas(&t.status, status, timerModifying) {
atomic.Xadd(&t.pp.ptr().deletedTimers, -1)
break loop
}
releasem(mp)
case timerRunning, timerRemoving, timerMoving:
osyield()
case timerModifying:
osyield()
default:
badTimer()
}
}
t.period = period
t.f = f
t.arg = arg
t.seq = seq
if wasRemoved { // 如果是已经被移除的，则要重新加回到 timers 中，且状态变更为 timerWaiting
t.when = when
pp := getg().m.p.ptr()
lock(&pp.timersLock)
doaddtimer(pp, t)
unlock(&pp.timersLock)
if !atomic.Cas(&t.status, timerModifying, timerWaiting) {
badTimer()
}
releasem(mp)
wakeNetPoller(when)
} else {
t.nextwhen = when
newStatus := uint32(timerModifiedLater)
if when < t.when { //判断这次新的时间是老的时间的前还是后
newStatus = timerModifiedEarlier
}
adjust := int32(0)
if status == timerModifiedEarlier {
adjust--
}
if newStatus == timerModifiedEarlier {
adjust++
}
if adjust != 0 {
atomic.Xadd(&t.pp.ptr().adjustTimers, adjust)
}
if !atomic.Cas(&t.status, timerModifying, newStatus) { // 将当前 timer 设置成 timerModifiedEarlier/timerModifiedEarlier
badTimer()
}
releasem(mp)
if newStatus == timerModifiedEarlier {
wakeNetPoller(when)
}
}
}
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