深入Golang之context的用法详解
context在Golang的1.7版本之前，是在包golang.org/x/net/context中的，但是后来发现其在很多地方都是需要用到的，所有在1.7开始被列入了Golang的标准库。Context包专门用来简化处理单个请求的多个goroutine之间与请求域的数据、取消信号、截止时间等相关操作，那么这篇文章就来看看其用法和实现原理。
源码分析
首先我们来看一下Context里面核心的几个数据结构：
Context interface
type Context interface {
Deadline() (deadline time.Time, ok bool)
Done() <-chan struct{}
Err() error
Value(key interface{}) interface{}
}
Deadline返回一个time.Time，是当前Context的应该结束的时间，ok表示是否有deadline。
Done方法在Context被取消或超时时返回一个close的channel,close的channel可以作为广播通知，告诉给context相关的函数要停止当前工作然后返回。
Err方法返回context为什么被取消。
Value可以让Goroutine共享一些数据，当然获得数据是协程安全的。但使用这些数据的时候要注意同步，比如返回了一个map，而这个map的读写则要加锁。
canceler interface
canceler interface定义了提供cancel函数的context：
type canceler interface {
cancel(removeFromParent bool, err error)
Done() <-chan struct{}
}
其现成的实现有4个：
emptyCtx：空的Context，只实现了Context interface； cancelCtx：继承自Context并实现了cancelerinterface timerCtx：继承自cancelCtx，可以用来设置timeout； valueCtx：可以储存一对键值对；继承Context
context包提供了一些函数，协助用户从现有的 Context 对象创建新的 Context 对象。这些Context对象形成一棵树：当一个 Context对象被取消时，继承自它的所有Context都会被取消。
Background是所有Context对象树的根，它不能被取消，它是一个emptyCtx的实例：
var (
background = new(emptyCtx)
)
func Background() Context {
return background
}
生成Context的主要方法
WithCancel
func WithCancel(parent Context) (ctx Context, cancel CancelFunc) {
c := newCancelCtx(parent)
propagateCancel(parent, &c)
return &c, func() { c.cancel(true, Canceled) }
}
返回一个cancelCtx示例，并返回一个函数，可以在外层直接调用cancelCtx.cancel()来取消Context。
WithDeadline
func WithDeadline(parent Context, deadline time.Time) (Context, CancelFunc) {
if cur, ok := parent.Deadline(); ok && cur.Before(deadline) {
return WithCancel(parent)
}
c := &timerCtx{
cancelCtx: newCancelCtx(parent),
deadline: deadline,
}
propagateCancel(parent, c)
d := time.Until(deadline)
if d <= 0 {
c.cancel(true, DeadlineExceeded) // deadline has already passed
return c, func() { c.cancel(true, Canceled) }
}
c.mu.Lock()
defer c.mu.Unlock()
if c.err == nil {
c.timer = time.AfterFunc(d, func() {
c.cancel(true, DeadlineExceeded)
})
}
return c, func() { c.cancel(true, Canceled) }
}
返回一个timerCtx示例，设置具体的deadline时间，到达 deadline的时候，后代goroutine退出。
WithTimeout
func WithTimeout(parent Context, timeout time.Duration) (Context, CancelFunc) {
return WithDeadline(parent, time.Now().Add(timeout))
}
和WithDeadline一样返回一个timerCtx示例，实际上就是WithDeadline包了一层，直接传入时间的持续时间，结束后退出。
WithValue
func WithValue(parent Context, key, val interface{}) Context {
if key == nil {
panic("nil key")
}
if !reflect.TypeOf(key).Comparable() {
panic("key is not comparable")
}
return &valueCtx{parent, key, val}
}
WithValue对应valueCtx ，WithValue是在Context中设置一个 map，这个Context以及它的后代的goroutine都可以拿到map 里的值。
例子
Context的使用最多的地方就是在Golang的web开发中，在http包的Server中，每一个请求在都有一个对应的goroutine去处理。请求处理函数通常会启动额外的goroutine用来访问后端服务，比如数据库和RPC服务。用来处理一个请求的goroutine通常需要访问一些与请求特定的数据，比如终端用户的身份认证信息、验证相关的token、请求的截止时间。 当一个请求被取消或超时时，所有用来处理该请求的 goroutine都应该迅速退出，然后系统才能释放这些goroutine占用的资源。虽然我们不能从外部杀死某个goroutine，所以我就得让它自己结束，之前我们用channel＋select的方式，来解决这个问题，但是有些场景实现起来比较麻烦，例如由一个请求衍生出的各个 goroutine之间需要满足一定的约束关系，以实现一些诸如有效期，中止goroutine树，传递请求全局变量之类的功能。
保存上下文
func middleWare(next http.Handler) http.Handler {
return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
ctx := context.WithValue(req.Context(),"key","value")
next.ServeHTTP(w, req.WithContext(ctx))
})
}
func handler(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
value := req.Context().Value("value").(string)
fmt.Fprintln(w, "value: ", value)
return
}
func main() {
http.Handle("/", middleWare(http.HandlerFunc(handler)))
http.ListenAndServe(":8080", nil)
}
我们可以在上下文中保存任何的类型的数据，用于在整个请求的生命周期去传递使用。
超时控制
func longRunningCalculation(timeCost int)chan string{
result:=make(chan string)
go func (){
time.Sleep(time.Second*(time.Duration(timeCost)))
result<-"Done"
}()
return result
}
func jobWithTimeoutHandler(w http.ResponseWriter, r * http.Request){
ctx,cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 3*time.Second)
defer cancel()
select{
case <-ctx.Done():
log.Println(ctx.Err())
return
case result:=<-longRunningCalculation(5):
io.WriteString(w,result)
}
return
}
func main() {
http.Handle("/", jobWithTimeoutHandler)
http.ListenAndServe(":8080", nil)
}
这里用一个timerCtx来控制一个函数的执行时间，如果超过了这个时间，就会被迫中断，这样就可以控制一些时间比较长的操作，例如io，RPC调用等等。
除此之外，还有一个重要的就是cancelCtx的实例用法，可以在多个goroutine里面使用，这样可以实现信号的广播功能，具体的例子我这里就不再细说了。
总结
context包通过构建树型关系的Context，来达到上一层Goroutine能对传递给下一层Goroutine的控制。可以传递一些变量来共享，可以控制超时，还可以控制多个Goroutine的退出。
据说在Google，要求Golang程序员把Context作为第一个参数传递给入口请求和出口请求链路上的每一个函数。这样一方面保证了多个团队开发的Golang项目能够良好地协作，另一方面它是一种简单的超时和取消机制，保证了临界区数据在不同的Golang项目中顺利传递。
所以善于使用context，对于Golang的开发，特别是web开发，是大有裨益的。
