怎么使用Go語言實現時間輪

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1. 時間輪概述

時間輪是一種基于時間概念的循環緩沖區，可以將其視為一個圓形的緩沖區，其大小為m（2的冪次）。每次時間輪轉動一個單位，例如1毫秒，所有緩沖區指向的內容也隨之發生改變。在時間輪中，內部包含了許多標記、槽位和指針等。

時間輪的作用是實現定時任務調度。本質上，一個定時任務就是一個結構體，包含了任務的執行時間，任務的執行函數等信息。我們可以將這些定時任務掛在時間輪的相應槽位上，執行時間輪的定時調度。

2. Go語言實現時間輪

我們使用Go語言實現時間輪，可以通過以下三個struct實現：

type TimerTask struct {
    expires   int64            //任務的到期時間
    callback  func()          //任務需要執行的函數
}

type Timer struct {
    interval  int64            //時間輪轉動的間隔
    slots     []*list.List    //所有的槽位
    curPos    int             //當前槽位指針
    tickCount int64           //時間輪當前tick
}

type Timewheel struct {
    timer     *Timer          //指向Timer結構體的指針
    quit      chan struct{}   //停止時間輪信號
    waitGroup sync.WaitGroup  //同步等待
}

我們在TimerTask結構體中保存了任務的執行時間，任務的執行函數等信息。在Timer結構體中，保存了時間輪轉動的時間間隔、所有槽的列表、當前槽指針和當前tick數。在Timewheel結構體中，保存了時間輪的指針、停止時間輪的信號和同步等待。

時間輪的工作流程如下：

1）初始化Timer結構體，構建time列表。

2）使用addTimer函數將指定的定時任務添加到槽位中。

3）啟動時間輪，任務被添加到槽位中的任務會根據指定的執行時間在相應的tick中執行。

下面我們詳細介紹如何實現每個步驟。

2.1 初始化Timer結構體

為了初始化時間輪，我們需要在Timer結構體中創建一個包含m（tow的倍數）個槽位的列表，將所有任務都掛在相應的槽位上。為了在Go語言中實現列表，我們可以使用container/list包提供的鏈表類型，這個鏈表支持O（1）時間內添加、刪除操作，非常適合用于時間輪。

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 添加定時任務

我們使用addTimer函數添加定時任務。該函數接受一個TimerTask結構體作為參數，并將其添加到時間輪的相應時間槽中。為了確保定時任務可以安排在正確的槽中，我們需要根據時間計算出該任務所處的槽位置，并將該任務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 啟動時間輪

使用Start函數啟動時間輪。Start函數在當前進程中使用一個 goroutine，該goroutine會每次執行時間輪的tick操作，整個循環過程由for-select語句完成。在每個時間輪的tick中，我們將當前tick指向下一個槽，并迭代當前槽，執行其中保存的所有任務。

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語言實現時間輪”文章已經介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識點還需要大家自己動手實踐使用過才能領會，如果想了解更多相關內容的文章，歡迎關注億速云行業資訊頻道。