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百度面试手撕 go context channel部分学习

news 来源：原创 2025/6/8 8:42:11

题目

手撕对无序的切片查询指定数使用context进行子协程的销毁并且进行超时处理。

全局变量定义

var (startLoc = int64(0) // --- 未处理切片数据起始位置endLoc = int64(0) // --- 切片数据右边界 避免越界offset   = int64(0) // --- 根据切片和协程数量 在主线程 动态设置target   = 42 // --- 设置的目标值mu       sync.Mutex // --- 避免并发冲突使用的全局锁
)

1.并发处理

1.1 使用atomic原子操作

使用CAS操作解决并发问题（不使用锁）效率上和使用全局锁在 100000 上几乎没差别

// --- 使用atomic原子操作
start = atomic.LoadInt64(&startLoc)
end = start + offset
if end > endLoc {end = endLoc
}
// 应该不会出现ABA问题
if ok := atomic.CompareAndSwapInt64(&startLoc, start, end); ok == false {continue
}

1.2 使用全局锁

mu.Lock()
start = startLoc
end = start + offset
startLoc = end
mu.Unlock()
if start >= endLoc {return
}
if end > endLoc {end = endLoc
}

1.3主线程手动切片全部代码

package mainimport ("context""fmt""sync""sync/atomic""time"
)func find(nums []int, ctx context.Context, wg *sync.WaitGroup, target int, start, end int64) {defer wg.Done()for {select {case <-ctx.Done():// 如果接收到取消信号，退出协程returndefault:for i := start; i < end; i++ {if nums[i] == target {// 使用 atomic 以确保线程安全atomic.StoreInt32(&valid, 1)return}}return}}
}var valid int32func main() {sliceLen := int64(1000000)// 创建一个背景上下文和一个取消功能ctx := context.Background()// 假设 ddl 是一个固定的截止时间ddl := time.Now().Add(10 * time.Second) // 假设 5 秒钟后超时newCtx, cancel := context.WithDeadline(ctx, ddl)// 创建一个较大的切片 nums 并初始化nums := make([]int, sliceLen)// 初始化切片为随机数据，例如从 1 到 100，值为42的即为目标for i := 0; i < len(nums); i++ {nums[i] = i}offset := sliceLen / 10startLoc := int64(0)startTime := time.Now()// 使用 WaitGroup 来等待所有协程完成var wg sync.WaitGroup// 启动多个协程进行查找for i := 0; i < 10; i++ {wg.Add(1)go find(nums, newCtx, &wg, 42, startLoc, startLoc+offset)startLoc = startLoc + offset}// 等待结果go func() {wg.Wait()cancel() // 等待所有协程结束后，调用 cancel}()// 检查结果select {case <-newCtx.Done():if atomic.LoadInt32(&valid) == 1 {fmt.Println("Found target!")} else {fmt.Println("Timeout or not found.")}}duration := time.Since(startTime)fmt.Printf("程序运行时间: %s\n", duration)
}

1.4 采取锁处理 & 原子操作全部代码

package mainimport ("context""fmt""sync""sync/atomic""time"
)var (startLoc = int64(0)endLoc   = int64(0)offset   = int64(0)target   = 42mu       sync.Mutex
)func find(nums []int, ctx context.Context, wg *sync.WaitGroup) {defer wg.Done()var start, end int64for {select {case <-ctx.Done():// 如果接收到取消信号，退出协程returndefault:// --- 使用全局锁// 查找区间//mu.Lock()//start = startLoc//end = start + offset//startLoc = end//mu.Unlock()//if start >= endLoc {//	return//}//if end > endLoc {//	end = endLoc//}// --- 使用atomic原子操作start = atomic.LoadInt64(&startLoc)end = start + offsetif end > endLoc {end = endLoc}if start >= endLoc {return}// 应该不会出现ABA问题if ok := atomic.CompareAndSwapInt64(&startLoc, start, end); ok == false {//time.Sleep(100)continue}for i := start; i < end; i++ {if nums[i] == target {// 使用 atomic 以确保线程安全atomic.StoreInt32(&valid, 1)return}}}}
}var valid int32func main() {sliceLen := int64(100000)// 创建一个背景上下文和一个取消功能ctx := context.Background()// 假设 ddl 是一个固定的截止时间ddl := time.Now().Add(10 * time.Second) // 假设 5 秒钟后超时newCtx, cancel := context.WithDeadline(ctx, ddl)// 创建一个较大的切片 nums 并初始化nums := make([]int, sliceLen)endLoc = sliceLen// 初始化切片为随机数据，例如从 1 到 100，值为42的即为目标for i := 0; i < len(nums); i++ {nums[i] = i}startTime := time.Now()// 使用 WaitGroup 来等待所有协程完成var wg sync.WaitGroupoffset = int64(sliceLen / 10)// 启动多个协程进行查找for i := 0; i < 10; i++ {wg.Add(1)go find(nums, newCtx, &wg)}// 等待结果go func() {wg.Wait()cancel() // 等待所有协程结束后，调用 cancel}()// 检查结果select {case <-newCtx.Done():if atomic.LoadInt32(&valid) == 1 {fmt.Println("Found target!")} else {fmt.Println("Timeout or not found.")}}duration := time.Since(startTime)fmt.Printf("程序运行时间: %s\n", duration)
}

2.Context部分

2.1 context是并发安全

创建的初始context有两种 TODO()和Background()，查看内部结构体，实际都是emptyCtx。

Background()创建的上下文通常被认为整个请求的顶级 Context，而TODO()创建的通常被认为是暂时的、未确定的 Context。

func Background() Context {return backgroundCtx{}
}func TODO() Context {return todoCtx{}
}

1. 传值Value

直接对父context进行包装，并不会修改父context

type valueCtx struct {Contextkey, val any
}func WithValue(parent Context, key, val any) Context {if parent == nil {panic("cannot create context from nil parent")}if key == nil {panic("nil key")}if !reflectlite.TypeOf(key).Comparable() {panic("key is not comparable")}return &valueCtx{parent, key, val}
}

2. 设置超时时间 WithDeadline

func WithDeadline(parent Context, d time.Time) (Context, CancelFunc) {return WithDeadlineCause(parent, d, nil)
}

2.2 context的信号传递

以cancel部分举例说明

1. 设置超时时间

设置取消函数的接口主要分为下列几种情况：

父Ctx为nil，抛出异常
父Ctx具有超时时间，且比设置的超时时间更早结束，则新建CancelCtx加入父Ctx监听列表，且返回该新建CancelCtx。
设置新的包含超时时间的timerCtx（内部继承了cancelCtx结构体），加入父Ctx的监听列表，检查是否已经超时，超时则取消该上下文，没超时则设置计时器，等待取消。

func WithDeadlineCause(parent Context, d time.Time, cause error) (Context, CancelFunc) {if parent == nil {panic("cannot create context from nil parent")}if cur, ok := parent.Deadline(); ok && cur.Before(d) {// The current deadline is already sooner than the new one.return WithCancel(parent)}c := &timerCtx{deadline: d,}c.cancelCtx.propagateCancel(parent, c)dur := time.Until(d)if dur <= 0 {c.cancel(true, DeadlineExceeded, cause) // deadline has already passedreturn c, func() { c.cancel(false, Canceled, nil) }}c.mu.Lock()defer c.mu.Unlock()if c.err == nil {c.timer = time.AfterFunc(dur, func() {c.cancel(true, DeadlineExceeded, cause)})}return c, func() { c.cancel(true, Canceled, nil) }
}

2.设置子Ctx监听父Ctx

上下文取消传播：propagateCancel 的核心目的是将父上下文的取消信号（及其取消原因）传递给子上下文。不同的父上下文类型（如 *cancelCtx 或实现了 AfterFunc 方法的上下文）会采取不同的处理方式。
并发处理：通过 goroutines.Add(1) 和新的 goroutine 来监听父上下文的取消事件，确保并发场景下的取消传播。

其中分为三种情况：

父Ctx未设置Done ，则无需监听
父Ctx设置了回调函数
父Ctx类型是*cancelCtx，则把子Ctx加入自身map中，每个子Ctx都会开启协程监听父Ctx信号，同步取消自身。

主要就是依赖Channel进行信号传递。

func (c *cancelCtx) propagateCancel(parent Context, child canceler) {c.Context = parentdone := parent.Done()if done == nil {return // parent is never canceled}select {case <-done:// parent is already canceledchild.cancel(false, parent.Err(), Cause(parent))returndefault:}if p, ok := parentCancelCtx(parent); ok {// parent is a *cancelCtx, or derives from one.p.mu.Lock()if p.err != nil {// parent has already been canceledchild.cancel(false, p.err, p.cause)} else {if p.children == nil {p.children = make(map[canceler]struct{})}p.children[child] = struct{}{}}p.mu.Unlock()return}if a, ok := parent.(afterFuncer); ok {// parent implements an AfterFunc method.c.mu.Lock()stop := a.AfterFunc(func() {child.cancel(false, parent.Err(), Cause(parent))})c.Context = stopCtx{Context: parent,stop:    stop,}c.mu.Unlock()return}goroutines.Add(1)go func() {select {case <-parent.Done():child.cancel(false, parent.Err(), Cause(parent))case <-child.Done():}}()
}

参考链接：

Go 语言并发编程与 Context | Go 语言设计与实现

3.channel部分

3.1channel底层结构

在有缓冲区的channel部分，数据使用环形链表进行存储，存储有变量记录有效数据区域。

type hchan struct {qcount   uint           // Channel 中的元素个数dataqsiz uint           // Channel 中的循环队列的长度buf      unsafe.Pointer // Channel 的缓冲区数据指针elemsize uint16closed   uint32elemtype *_type // element typesendx    uint   // Channel 的发送操作处理到的位置recvx    uint   // Channel 的接收操作处理到的位置recvq    waitq  // 等待消息的双向链表sendq    waitq  // 发生消息双向链表// lock protects all fields in hchan, as well as several// fields in sudogs blocked on this channel.// Do not change another G's status while holding this lock// (in particular, do not ready a G), as this can deadlock// with stack shrinking.lock mutex
}// 创建双向链表 构造等待消息 或 发生消息的goroutine的双向链表
type waitq struct {first *sudog  last  *sudog
}

有缓冲区

无缓冲区

3.2 对于不同的channel进行读入读出的不同情况

如果给一个 nil 的 channel 发送数据，会造成永远阻塞。

如果从一个 nil 的 channel 中接收数据，也会造成永久阻塞。

给一个已经关闭的 channel 发送数据，会引起 panic。

从一个已经关闭的 channel 接收数据，如果缓冲区中为空，则返回一个零值。

同时分为有缓冲区和无缓冲区两种，前者是异步的，在缓冲区未满时，可以持续输入，不会阻塞，直到缓冲区满；后者则为有goroutine输入，等待有协程进行数据消费，否则持续阻塞。

对nil的channel不可操作。

参考链接：

https://www.cnblogs.com/Paul-watermelon/articles/17484439.html

Go 语言 Channel 实现原理精要 | Go 语言设计与实现 (draveness.me)

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编程日记 2025/6/2 20:48:18

和数集团针对元宇宙数字身份及资产验证安全性发起挑战

随着时间的推移，元宇宙的发展潜力是无限的。但与此同时，故事中充斥着疑问、困惑和不安。马克扎克伯格声称人类在未来将生活在虚拟世界中。也许是这样，但元宇宙的应用也面临很多障碍。其中一个领域是安全。对于在元宇宙中发生的任何交易&…...

编程日记 2025/6/4 17:17:28

llama2中的model.py中的结构示意图

参考文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/679640407...

编程日记 2025/5/26 10:24:00

Spring事务管理详解

一、什么是事务管理事务是一个最小的不可再分的工作单元。一个事务对应一套完整的业务操作。事务管理是指这些操作要么全部成功执行，要么全部回滚，从而保证数据的一致性和完整性。比如银行转账，需要保证转出和转入是一个原子操作。Spring提…...

编程日记 2025/5/29 0:19:30

被裁20240927 --- 嵌入式硬件开发前篇

前篇主要介绍一些相关的概念，用于常识扫盲，后篇开始上干货！ 他捧着一只碗吃过百家的饭处理器芯片处理器芯片制造商嵌入式处理器芯片制造商国内制造商国外制造商与意法半导体对标的国产芯片制造商一、中芯国际二、华为海思三、紫光国微四、北…...

编程日记 2025/5/28 4:26:23

CMake的INSTALL FILES和INSTALL DIRECTORY有什么区别

在 CMake 中，install() 命令用于安装构建的目标文件、头文件、库等到指定的目标路径。install(FILES ...) 和 install(DIRECTORY ...) 都是 install() 命令的具体用法，它们的功能和适用场景不同。以下是两者的详细区别和用法说明： 1. insta…...

编程日记 2025/6/1 10:45:37

题目