怎么使用Go語言實(shí)現(xiàn)時(shí)間輪

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  1. 時(shí)間輪概述

時(shí)間輪是一種基于時(shí)間概念的循環(huán)緩沖區(qū)，可以將其視為一個(gè)圓形的緩沖區(qū)，其大小為m（2的冪次）。每次時(shí)間輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)單位，例如1毫秒，所有緩沖區(qū)指向的內(nèi)容也隨之發(fā)生改變。在時(shí)間輪中，內(nèi)部包含了許多標(biāo)記、槽位和指針等。

時(shí)間輪的作用是實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)調(diào)度。本質(zhì)上，一個(gè)定時(shí)任務(wù)就是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，包含了任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，任務(wù)的執(zhí)行函數(shù)等信息。我們可以將這些定時(shí)任務(wù)掛在時(shí)間輪的相應(yīng)槽位上，執(zhí)行時(shí)間輪的定時(shí)調(diào)度。

  1. Go語言實(shí)現(xiàn)時(shí)間輪

我們使用Go語言實(shí)現(xiàn)時(shí)間輪，可以通過以下三個(gè)struct實(shí)現(xiàn)：

type TimerTask struct {
    expires   int64            //任務(wù)的到期時(shí)間
    callback  func()          //任務(wù)需要執(zhí)行的函數(shù)
}

type Timer struct {
    interval  int64            //時(shí)間輪轉(zhuǎn)動(dòng)的間隔
    slots     []*list.List    //所有的槽位
    curPos    int             //當(dāng)前槽位指針
    tickCount int64           //時(shí)間輪當(dāng)前tick
}

type Timewheel struct {
    timer     *Timer          //指向Timer結(jié)構(gòu)體的指針
    quit      chan struct{}   //停止時(shí)間輪信號(hào)
    waitGroup sync.WaitGroup  //同步等待
}

我們在TimerTask結(jié)構(gòu)體中保存了任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，任務(wù)的執(zhí)行函數(shù)等信息。在Timer結(jié)構(gòu)體中，保存了時(shí)間輪轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間間隔、所有槽的列表、當(dāng)前槽指針和當(dāng)前tick數(shù)。在Timewheel結(jié)構(gòu)體中，保存了時(shí)間輪的指針、停止時(shí)間輪的信號(hào)和同步等待。

時(shí)間輪的工作流程如下：

1）初始化Timer結(jié)構(gòu)體，構(gòu)建time列表。

2）使用addTimer函數(shù)將指定的定時(shí)任務(wù)添加到槽位中。

3）啟動(dòng)時(shí)間輪，任務(wù)被添加到槽位中的任務(wù)會(huì)根據(jù)指定的執(zhí)行時(shí)間在相應(yīng)的tick中執(zhí)行。

下面我們詳細(xì)介紹如何實(shí)現(xiàn)每個(gè)步驟。

2.1 初始化Timer結(jié)構(gòu)體

為了初始化時(shí)間輪，我們需要在Timer結(jié)構(gòu)體中創(chuàng)建一個(gè)包含m（tow的倍數(shù)）個(gè)槽位的列表，將所有任務(wù)都掛在相應(yīng)的槽位上。為了在Go語言中實(shí)現(xiàn)列表，我們可以使用container/list包提供的鏈表類型，這個(gè)鏈表支持O（1）時(shí)間內(nèi)添加、刪除操作，非常適合用于時(shí)間輪。

type Timer struct {
    interval  int64
    slots     []*list.List
    curPos    int
    tickCount int64
}

func newTimer(interval int64, m int) *Timer {
    l := make([]*list.List, m)
    for i := 0; i < m; i++ {
        l[i] = list.New()
    }
    return &Timer{
        interval:  interval,
        slots:     l,
        curPos:    0,
        tickCount: 0,
    }
}

2.2 添加定時(shí)任務(wù)

我們使用addTimer函數(shù)添加定時(shí)任務(wù)。該函數(shù)接受一個(gè)TimerTask結(jié)構(gòu)體作為參數(shù)，并將其添加到時(shí)間輪的相應(yīng)時(shí)間槽中。為了確保定時(shí)任務(wù)可以安排在正確的槽中，我們需要根據(jù)時(shí)間計(jì)算出該任務(wù)所處的槽位置，并將該任務(wù)添加到該槽的列表中。

func (tw *TimerWheel) AddTimer(task *TimerTask) {
    if task.expires <= 0 {
        return
    }

    pos, round := tw.timer.getPosAndRound(task.expires)
    tw.timer.slots[pos].PushBack(task)
    task.position = &Element{
        round:       round,
        position:    pos,
        task:        task,
        nextElement: nil,
    }
}

2.3 啟動(dòng)時(shí)間輪

使用Start函數(shù)啟動(dòng)時(shí)間輪。Start函數(shù)在當(dāng)前進(jìn)程中使用一個(gè) goroutine，該goroutine會(huì)每次執(zhí)行時(shí)間輪的tick操作，整個(gè)循環(huán)過程由for-select語句完成。在每個(gè)時(shí)間輪的tick中，我們將當(dāng)前tick指向下一個(gè)槽，并迭代當(dāng)前槽，執(zhí)行其中保存的所有任務(wù)。

func (tw *TimerWheel) Start() {
    defer close(tw.quit)
    tw.timer.resetTickCount()

    ticker := time.NewTicker(time.Duration(tw.timer.interval) * time.Millisecond)
    defer ticker.Stop()

    for {
        select {
        case <-tw.quit:
            log.Println("time wheel is stop.")
            return
        case <-ticker.C:
            tw.timer.curPos = (tw.timer.curPos + 1) & (tw.timer.slotNum() - 1)
            tw.timer.tickCount++
            l := tw.timer.slots[tw.timer.curPos]
            tw.exec(l)
        }
    }
}

讀到這里，這篇“怎么使用Go語言實(shí)現(xiàn)時(shí)間輪”文章已經(jīng)介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識(shí)點(diǎn)還需要大家自己動(dòng)手實(shí)踐使用過才能領(lǐng)會(huì)，如果想了解更多相關(guān)內(nèi)容的文章，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。

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