golang模拟带超时的信号量

最近写项目,需要用到信号量等待一些资源完成,但是最多等待N毫秒。

在C语言里,有如下的API来实现带超时的信号量等待:

然后在查看golang的document后,发现golang里并没有实现带超时的信号量,官方文档在这里

原理

我的业务场景是这样的:我有一个缓存字典,当多个用户请求1个不存在的key时,只有1个请求会穿透到后端,而所有用户都要排队等这个请求完成,或者超时返回。

怎么实现呢?其实稍微想一想cond的原理,就能模拟一个带超时的cond出来。

在golang里,要同时实现”挂起等待”和”超时返回”,一般得用select case语法,一个case等待阻塞的资源,一个case等待一个timer,这一点是非常确定的。

原本阻塞的资源应该通过条件变量的机制来实现完成通知,既然这里决定用select case,那么自然想到用channel来代替这个完成通知。

接下来的问题就是,很多请求者并发来获取这个资源,但是资源还没有准备好,所以大家都要排队并挂起,等待资源完成,并且当资源完成后通知大家。

所以,这里很自然要为这个资源做一个队列,每个请求者创建一个chan,并将chan放到队列里,接着select case等待这个chan的通知。而另一端,资源完成后遍历队列,通知每个chan即可。

最后一个问题是,只有第一个请求者才能穿透请求到后端,而后续请求者不应该穿透重复的请求,这可以通过判断缓存里是否有这个key作为判定首次的条件,而标记位init来判断请求者是否应该排队。

我的场景

上面是思路,下面是我的业务场景实现。

简述一下整个过程:

  • 首先锁字典,如果key不存在,说明我是第一个请求者,我会创建这个key对应的value,只不过init=false表示它正在初始化。最后,释放字典锁。
  • 接下来,锁住这个key,判断它已经初始化完成,那么直接返回value。否则,创建一个chan放入waitQueue等待队列。最后,释放key锁。
  • 接着,如果当前是第一个请求者,那么会穿透请求到后端(在一个独立的协程里去发起网络调用)。
  • 现在,创建一个用于超时的定时器。
  • 最后,无论当前是否是key的第一个请求者,还是初始化期间的并发请求者,它们都通过select case超时的等待结果完成。

在initCacheItem函数里,数据已获取成功

  • 首先,锁住key,标记init=true,并赋值value,并释放锁。此后的请求,都可以立即返回,无需排队。
  • 之后,因为init=true已被标记,此刻再也有没有请求会修改waitQueue,所以无需加锁,直接遍历队列,通知其中的每个chan。

最后

这样就实现了带超时的条件变量效果,实际上我的场景是一个broadcast的cond例子,大家可以参照思路实现自己想要的效果,活学活用。

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