Go的定时器之Time.Ticker
一、引子
面试官问了一道题：每秒钟调用一次proc并保证程序不退出。
package main
func main() {
}
func proc() {
panic("ok")
}
这道题考察的知识点主要有：
- 定时执行任务
- 捕获
panic错误
这里主要学习、了解 Time.Ticker 的实现，其源代码基于 Go 1.17.9 版本，主要在 src/time/tick.go 文件中，包含了一个结构体和四个函数。
二、Time.Ticker
Ticker 是一个周期触发定时的计时器，它会按照一个时间间隔往 channel 发送系统当前时间，而 channel 的接收者可以以固定的时间间隔从 channel 中读取事件。
2.1 结构体
type Ticker struct {
C <-chan Time // The channel on which the ticks are delivered.
r runtimeTimer
}
//注：该结构体在src/time/sleep.go中
type runtimeTimer struct {
pp uintptr
when int64
period int64
f func(any, uintptr) // NOTE: must not be closure
arg any
seq uintptr
nextwhen int64
status uint32
}
可以看到这个结构体包含了一个只读的通道 C，并每隔一段时间向其传递"tick"。
2.2 NewTicker()
NewTicker() 主要包含两步：
-
创建一个
Ticker，主要包括其中的C属性和r属性。r属性是runtimeTimer类型。 -
调用
startTimer函数，启动Ticker。
如果 d <= 0 会 panic。
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),
period: int64(d),
f: sendTime, // f表示一个函数调用，这里的sendTime表示d时间到达时向Timer.C发送当前的时间
arg: c, // arg表示在调用f的时候把参数arg传递给f，c就是用来接受sendTime发送时间的
},
}
startTimer(&t.r)
return t
}
这里主要关注 f、 arg 和 startTimer(&t.r)。
-
f表示一个函数调用，这里的sendTime表示d时间到达时，向Timer.C发送当前的时间； -
arg表示在调用f的时候把参数arg传递给f，c就是用来接受sendTime发送时间的。
其中 f 对应的函数为：
func sendTime(c any, seq uintptr) {
select {
case c.(chan Time) <- Now():
default:
}
}
ticker 对象构造好后，就调用了 startTimer 函数，startTimer 具体的函数定义在 runtime/time.go 中
// startTimer adds t to the timer heap.
//go:linkname startTimer time.startTimer
func startTimer(t *timer) {
if raceenabled {
racerelease(unsafe.Pointer(t))
}
addtimer(t)
}
里面实际调用了 addtimer() 函数。
func addtimer(t *timer) {
// when must be positive. A negative value will cause runtimer to
// overflow during its delta calculation and never expire other runtime
// timers. Zero will cause checkTimers to fail to notice the timer.
if t.when <= 0 {
throw("timer when must be positive")
}
if t.period < 0 {
throw("timer period must be non-negative")
}
if t.status != timerNoStatus {
throw("addtimer called with initialized timer")
}
t.status = timerWaiting
when := t.when
// Disable preemption while using pp to avoid changing another P's heap.
// 禁用p被抢占去避免去改变其他p的堆栈
mp := acquirem()
pp := getg().m.p.ptr() // 获取当前p
lock(&pp.timersLock)
cleantimers(pp) // 清除timers
doaddtimer(pp, t) // 添加timer到当前p的堆上，在锁中执行
unlock(&pp.timersLock)
wakeNetPoller(when) // 添加到Netpoller
releasem(mp)
}
addtimer 就是将 timer 加到当前执行 p 的 timers 数组里面去，调用 wakeNetPoller 方法唤醒网络轮询器中休眠的线程，检查计时器被唤醒的时间（when）是否在当前轮询预期运行的时间内，若是，就唤醒。
2.3 stop()
Stop 关闭一个 Ticker，但不会关闭通道 t.C，防止读取通道发生错误。
func (t *Ticker) Stop() {
stopTimer(&t.r)
}
stopTimer 具体的函数定义也是在 runtime/time.go 中，实际调用了 deltimer() 函数。
func stopTimer(t *timer) bool {
return deltimer(t)
}
func deltimer(t *timer) bool {
for {
switch s := atomic.Load(&t.status); s {
case timerWaiting, timerModifiedLater:
// Prevent preemption while the timer is in timerModifying.
// This could lead to a self-deadlock. See #38070.
mp := acquirem()
if atomic.Cas(&t.status, s, timerModifying) {
// Must fetch t.pp before changing status,
// as cleantimers in another goroutine
// can clear t.pp of a timerDeleted timer.
tpp := t.pp.ptr()
if !atomic.Cas(&t.status, timerModifying, timerDeleted) {
badTimer()
}
releasem(mp)
atomic.Xadd(&tpp.deletedTimers, 1)
// Timer was not yet run.
return true
} else {
releasem(mp)
}
case timerModifiedEarlier:
// Prevent preemption while the timer is in timerModifying.
// This could lead to a self-deadlock. See #38070.
mp := acquirem()
if atomic.Cas(&t.status, s, timerModifying) {
// Must fetch t.pp before setting status
// to timerDeleted.
tpp := t.pp.ptr()
if !atomic.Cas(&t.status, timerModifying, timerDeleted) {
badTimer()
}
releasem(mp)
atomic.Xadd(&tpp.deletedTimers, 1)
// Timer was not yet run.
return true
} else {
releasem(mp)
}
case timerDeleted, timerRemoving, timerRemoved:
// Timer was already run.
return false
case timerRunning, timerMoving:
// The timer is being run or moved, by a different P.
// Wait for it to complete.
osyield()
case timerNoStatus:
// Removing timer that was never added or
// has already been run. Also see issue 21874.
return false
case timerModifying:
// Simultaneous calls to deltimer and modtimer.
// Wait for the other call to complete.
osyield()
default:
badTimer()
}
}
}
简单来说就是修改 timer 的状态，先修改为“已修改”，再修改为“删除”。
2.4 Reset()
Reset() 调用 modTimer() 修改时间，接下来的激活将在新 d 后。
func (t *Ticker) Reset(d Duration) {
if d <= 0 {
panic("non-positive interval for Ticker.Reset")
}
if t.r.f == nil {
panic("time: Reset called on uninitialized Ticker")
}
modTimer(&t.r, when(d), int64(d), t.r.f, t.r.arg, t.r.seq)
}
2.5 Tick()
返回 ticker 的 channel。
func Tick(d Duration) <-chan Time {
if d <= 0 {
return nil
}
return NewTicker(d).C
}
三、小结
- Go 的定时器实质是单向通道，
time.Ticker结构体类型中有一个time.Time类型的单向channel。 ticker创建完之后，不是马上就有一个tick，第一个tick在 x 秒之后。time.NewTicker定时触发执行任务，当下一次执行到来而当前任务还没有执行结束时，会等待当前任务执行完毕后再执行下一次任务。Stop不会停止定时器。这是因为Stop会停止Timer，停止后，Timer不会再被发送，但是Stop不会关闭通道，防止读取通道发生错误。如果想停止定时器，只能让 go 程序自动结束。
回到开头的问题，怎么实现每秒执行一次proc并保证程序不退出，可以使用 time.Ticker 实现定时器的功能，使用 recover() 函数捕获 panic 错误。参考答案如下：
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
go func() {
t := time.NewTicker(time.Second * 1)
for {
select {
case <-t.C:
go func() {
defer func() {
if err := recover(); err != nil {
fmt.Println("recover", err)
}
}()
}()
proc()
}
}
}()
select {}
}
func proc() {
panic("ok")
}
