深入讨论channel timeout

Go 语言的 channel 本身是不支持 timeout 的,所以一般实现 channel 的读写超时都采用 select,如下:

select {
case <-c: case <-time.after(time.second): } 

这两天在写码的过程中突然对这样实现 channel 超时产生了怀疑,这种方式真的好吗?于是我写了这样一个测试程序:

package main
import (
 "os"
 "time"
)
func main() {
 c := make(chan int, 100)
 go func() {
 for i := 0; i < 10; i++ { c <- 1 time.Sleep(time.Second) } os.Exit(0) }() for { select { case n := <-c: println(n) case <-timeafter(time.second * 2): } } } func timeAfter(d time.Duration) chan int { q := make(chan int, 1) time.AfterFunc(d, func() { q <- 1 println("run") // 重点在这里 }) return q } 

这个程序很简单,你会发现运行结果将会输出 10 次 "run",也就是每一遍执行 select 注册的 timer 最终都执行了,虽然这里读 channel 都没有超时。原因其实很简单,每次执行 select 语句,都会将 case 条件语句给执行一遍,于是 timeAfter 的执行结果就是会创建一个定时器,并注册到 runtime 中,select 语句执行完成后,这个定时器本身并没有撤销,还继续保留在 runtime 的小顶堆中,所以这些 timer 一超时就会执行挂载的函数。

当然,用 time.After() 函数来做 channel 的读写超时,在应用层根本感受不到底层的定时器还保留着、继续执行;问题是,如果这里的 select 语句在循环中执行得非常快,也就是 channel 中的消息来得非常频繁,会出现的问题就是 runtime 中会有大量的定时器存在,timeout 的时间设置得越长,底层维护的定时器就会越多。原因就是每次 select 都会注册一个新的 timer,并且 timer 只有在它超时后才会被删除。

想想,自己的 channel 每秒钟将传输成千上万的消息,将会有多少 timer 对象存在底层 runtime 中。大量的临时对象会不会影响内存?大量的 timer 会不会影响其他定时器的准确度?

最后,我觉得正确的 channel timeout 也许应该这么做:

to := time.NewTimer(time.Second)
for {
 to.Reset(time.Second)
 select {
 case <-c: case <-to.c: } } 

这样做就是为了维护一个全局单一的定时器,每次操作前调整一下定时器的超时时间,从而避免每次循环都生成新的定时器对象。

简单测试了一下两种 channel 超时实现方式,在全力收发数据的情况的内存对象和 gc 情况。

* 蓝线是采用 time.After(),并设置4s 超时的堆内存对象分配的数量 * 绿线是采用 time.After(),并设置2s 超时的堆内存对象分配的数量 * 黄线是采用全局 timer,并设置4s 超时的堆内存对象分配的数量

这个现象其实是预料之中的,重点可以注意设置的超时时间越长,time.After() 的表现将越糟糕。

这三条线和上图的三条线描述的对象是一样的,图中的 gc 时间是平均每次 gc 的时间。

针对这个 channel timeout,我没有去测试是否会影响其他定时器的准确性,但我认为这是必然的,随着定时器的增多。

最后,我始终觉得 channel 本身应该支持超时机制,而不是利用 select 来实现。

探索任何一个现象背后的真正原因,才是最有趣的事情。

本文来自:skoo's notes

感谢作者:skoo

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