golang网络通信超时设置方式

网络通信中，为了防止长时间无响应的情况，经常会用到网络连接超时、读写超时的设置。

本文结合例子简介golang的连接超时和读写超时设置。

1.超时设置

1.1 连接超时

func dialtimeout(network, address string, timeout time.duration) (conn, error)

第三个参数timeout可以用来设置连接超时设置。

如果超过timeout的指定的时间，连接没有完成，会返回超时错误。

1.2 读写超时

在conn定义中，包括读写的超时时间设置。

type conn interface {
 // setdeadline sets the read and write deadlines associated
 // with the connection. it is equivalent to calling both
 // setreaddeadline and setwritedeadline.
 //
 ... ...
 setdeadline(t time.time) error
 // setreaddeadline sets the deadline for future read calls
 // and any currently-blocked read call.
 // a zero value for t means read will not time out.
 setreaddeadline(t time.time) error
 // setwritedeadline sets the deadline for future write calls
 // and any currently-blocked write call.
 // even if write times out, it may return n > 0, indicating that
 // some of the data was successfully written.
 // a zero value for t means write will not time out.
 setwritedeadline(t time.time) error
}

通过上面的函数说明，可以得知，这里的参数t是一个未来的时间点，所以每次读或写之前，都要调用setxxx重新设置超时时间，

如果只设置一次，就会出现总是超时的问题。

2.例子

2.1 server

server端监听连接，如果收到连接请求，就是创建一个goroutine负责这个连接的数据收发。

为了测试超时，我们在写操作之前，sleep 3s。

package main
import (
  "net"
  "log"
  "time"
)
func main() {
  addr := "0.0.0.0:8080"
  tcpaddr, err := net.resolvetcpaddr("tcp",addr)
  if err != nil {
    log.fatalf("net.resovletcpaddr fail:%s", addr)
  }
  listener, err := net.listentcp("tcp", tcpaddr)
  if err != nil {
    log.fatalf("listen %s fail: %s", addr, err)
  } else {
    log.println("listening", addr)
  }
  for {
    conn, err := listener.accept()
    if err != nil {
      log.println("listener.accept error:", err)
      continue
    }
    go handleconnection(conn)
  }
}
func handleconnection(conn net.conn) {
  defer conn.close()
  var buffer []byte = []byte("you are welcome. i'm server.")
  for {
    time.sleep(3*time.second)// sleep 3s
    n, err := conn.write(buffer)
    if err != nil {
      log.println("write error:", err)
      break
    }
    log.println("send:", n)
  }
  log.println("connetion end")
}

2.2 client

client建立连接时，使用的超时时间是3s。

创建连接成功后，设置连接的读超时。

每次读之前，都重新设置超时时间。

package main
import (
  "log"
  "net"
  "os"
  "time"
)
func main() {
  conntimeout := 3*time.second
  conn, err := net.dialtimeout("tcp", "127.0.0.1:8080", conntimeout) // 3s timeout
  if err != nil {
    log.println("dial failed:", err)
    os.exit(1)
  }
  defer conn.close()
  readtimeout := 2*time.second
  buffer := make([]byte, 512)
  for {
    err = conn.setreaddeadline(time.now().add(readtimeout)) // timeout
    if err != nil {
      log.println("setreaddeadline failed:", err)
    }
    n, err := conn.read(buffer)
    if err != nil {
      log.println("read failed:", err)
      //break
    }
    log.println("count:", n, "msg:", string(buffer))
  } 
}

输出结果

2019/05/12 16:18:19 read failed: read tcp 127.0.0.1:51718->127.0.0.1:8080: i/o timeout
2019/05/12 16:18:19 count: 0 msg:
2019/05/12 16:18:20 count: 28 msg: you are welcome. i'm server.
2019/05/12 16:18:22 read failed: read tcp 127.0.0.1:51718->127.0.0.1:8080: i/o timeout
2019/05/12 16:18:22 count: 0 msg: you are welcome. i'm server.
2019/05/12 16:18:23 count: 28 msg: you are welcome. i'm server.
2019/05/12 16:18:25 read failed: read tcp 127.0.0.1:51718->127.0.0.1:8080: i/o timeout
2019/05/12 16:18:25 count: 0 msg: you are welcome. i'm server.
2019/05/12 16:18:26 count: 28 msg: you are welcome. i'm server.

补充：golang中的并发限制与超时控制

并发

package main
import (
 "fmt"
 "time"
)
func run(task_id, sleeptime int, ch chan string) {
 time.sleep(time.duration(sleeptime) * time.second)
 ch <- fmt.sprintf("task id %d , sleep %d second", task_id, sleeptime)
 return
}
func main() {
 input := []int{3, 2, 1}
 ch := make(chan string)
 starttime := time.now()
 fmt.println("multirun start")
 for i, sleeptime := range input {
  go run(i, sleeptime, ch)
 }
 for range input {
  fmt.println(<-ch)
 }
 endtime := time.now()
 fmt.printf("multissh finished. process time %s. number of tasks is %d", endtime.sub(starttime), len(input))
}

函数 run() 接受输入的参数，sleep 若干秒。然后通过 go 关键字并发执行，通过 channel 返回结果。

channel 顾名思义，他就是 goroutine 之间通信的“管道"。管道中的数据流通，实际上是 goroutine 之间的一种内存共享。我们通过他可以在 goroutine 之间交互数据。

ch <- xxx // 向 channel 写入数据

<- ch // 从 channel 中读取数据

channel 分为无缓冲(unbuffered)和缓冲(buffered)两种。例如刚才我们通过如下方式创建了一个无缓冲的 channel。

ch := make(chan string)

channel 的缓冲，我们一会再说，先看看刚才看看执行的结果。

三个 goroutine `分别 sleep 了 3，2，1秒。但总耗时只有 3 秒。所以并发生效了，go 的并发就是这么简单。

按序返回

刚才的示例中，我执行任务的顺序是 0，1，2。但是从 channel 中返回的顺序却是 2，1，0。这很好理解，因为 task 2 执行的最快嘛，所以先返回了进入了 channel，task 1 次之，task 0 最慢。

如果我们希望按照任务执行的顺序依次返回数据呢？可以通过一个 channel 数组（好吧，应该叫切片）来做，比如这样

package main
import (
 "fmt"
 "time"
)
func run(task_id, sleeptime int, ch chan string) {
 time.sleep(time.duration(sleeptime) * time.second)
 ch <- fmt.sprintf("task id %d , sleep %d second", task_id, sleeptime)
 return
}
func main() {
 input := []int{3, 2, 1}
 chs := make([]chan string, len(input))
 starttime := time.now()
 fmt.println("multirun start")
 for i, sleeptime := range input {
  chs[i] = make(chan string)
  go run(i, sleeptime, chs[i])
 }
 for _, ch := range chs {
  fmt.println(<-ch)
 }
 endtime := time.now()
 fmt.printf("multissh finished. process time %s. number of tasks is %d", endtime.sub(starttime), len(input))
}

超时控制

刚才的例子里我们没有考虑超时。然而如果某个 goroutine 运行时间太长了，那很肯定会拖累主 goroutine 被阻塞住，整个程序就挂起在那儿了。因此我们需要有超时的控制。

通常我们可以通过select + time.after 来进行超时检查，例如这样，我们增加一个函数 run() ，在 run() 中执行 go run() 。并通过 select + time.after 进行超时判断。

package main
import (
 "fmt"
 "time"
)
func run(task_id, sleeptime, timeout int, ch chan string) {
 ch_run := make(chan string)
 go run(task_id, sleeptime, ch_run)
 select {
 case re := <-ch_run:
  ch <- re
 case <-time.after(time.duration(timeout) * time.second):
  re := fmt.sprintf("task id %d , timeout", task_id)
  ch <- re
 }
}
func run(task_id, sleeptime int, ch chan string) {
 time.sleep(time.duration(sleeptime) * time.second)
 ch <- fmt.sprintf("task id %d , sleep %d second", task_id, sleeptime)
 return
}
func main() {
 input := []int{3, 2, 1}
 timeout := 2
 chs := make([]chan string, len(input))
 starttime := time.now()
 fmt.println("multirun start")
 for i, sleeptime := range input {
  chs[i] = make(chan string)
  go run(i, sleeptime, timeout, chs[i])
 }
 for _, ch := range chs {
  fmt.println(<-ch)
 }
 endtime := time.now()
 fmt.printf("multissh finished. process time %s. number of task is %d", endtime.sub(starttime), len(input))
}

运行结果，task 0 和 task 1 已然超时

并发限制

如果任务数量太多，不加以限制的并发开启 goroutine 的话，可能会过多的占用资源，服务器可能会爆炸。所以实际环境中并发限制也是一定要做的。

一种常见的做法就是利用 channel 的缓冲机制。我们分别创建一个带缓冲和不带缓冲的 channel 看看

ch := make(chan string) // 这是一个无缓冲的 channel，或者说缓冲区长度是 0

ch := make(chan string, 1) // 这是一个带缓冲的 channel, 缓冲区长度是 1

这两者的区别在于，如果 channel 没有缓冲，或者缓冲区满了。goroutine 会自动阻塞，直到 channel 里的数据被读走为止。举个例子

package main
import (
 "fmt"
)
func main() {
 ch := make(chan string)
 ch <- "123"
 fmt.println(<-ch)
}

这段代码执行将报错

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
goroutine 1 [chan send]:
main.main()
 /tmp/sandbox531498664/main.go:9 +0x60
program exited.

这是因为我们创建的 ch 是一个无缓冲的 channel。因此在执行到 ch<-"123",这个 goroutine 就阻塞了，后面的 fmt.println(<-ch) 没有办法得到执行。所以将会报 deadlock 错误。

如果我们改成这样，程序就可执行

package main
import (
 "fmt"
)
func main() {
 ch := make(chan string, 1)
 ch <- "123"
 fmt.println(<-ch)
}

执行

123

program exited.

如果我们改成这样

package main
import (
 "fmt"
)
func main() {
 ch := make(chan string, 1)
 ch <- "123"
 ch <- "123"
 fmt.println(<-ch)
 fmt.println(<-ch)
}

尽管读取了两次 channel，但是程序还是会死锁，因为缓冲区满了，goroutine 阻塞挂起。第二个 ch<- "123" 是没有办法写入的。

因此，利用 channel 的缓冲设定，我们就可以来实现并发的限制。我们只要在执行并发的同时，往一个带有缓冲的 channel 里写入点东西（随便写啥，内容不重要）。让并发的 goroutine 在执行完成后把这个 channel 里的东西给读走。这样整个并发的数量就讲控制在这个 channel 的缓冲区大小上。

比如我们可以用一个 bool 类型的带缓冲 channel 作为并发限制的计数器。

然后在并发执行的地方，每创建一个新的 goroutine，都往 chlimit 里塞个东西。

for i, sleeptime := range input {
 chs[i] = make(chan string, 1)
 chlimit <- true
 go limitfunc(chlimit, chs[i], i, sleeptime, timeout)
}

这里通过 go 关键字并发执行的是新构造的函数。他在执行完原来的 run() 后，会把 chlimit 的缓冲区里给消费掉一个。

limitfunc := func(chlimit chan bool, ch chan string, task_id, sleeptime, timeout int) {
 run(task_id, sleeptime, timeout, ch)
 <-chlimit
}

这样一来，当创建的 goroutine 数量到达 chlimit 的缓冲区上限后。主 goroutine 就挂起阻塞了，直到这些 goroutine 执行完毕，消费掉了 chlimit 缓冲区中的数据，程序才会继续创建新的 goroutine。我们并发数量限制的目的也就达到了。

完整示例代码

package main
import (
 "fmt"
 "time"
)
func run(task_id, sleeptime, timeout int, ch chan string) {
 ch_run := make(chan string)
 go run(task_id, sleeptime, ch_run)
 select {
 case re := <-ch_run:
  ch <- re
 case <-time.after(time.duration(timeout) * time.second):
  re := fmt.sprintf("task id %d , timeout", task_id)
  ch <- re
 }
}
func run(task_id, sleeptime int, ch chan string) {
 time.sleep(time.duration(sleeptime) * time.second)
 ch <- fmt.sprintf("task id %d , sleep %d second", task_id, sleeptime)
 return
}
func main() {
 input := []int{3, 2, 1}
 timeout := 2
 chlimit := make(chan bool, 1)
 chs := make([]chan string, len(input))
 limitfunc := func(chlimit chan bool, ch chan string, task_id, sleeptime, timeout int) {
  run(task_id, sleeptime, timeout, ch)
  <-chlimit
 }
 starttime := time.now()
 fmt.println("multirun start")
 for i, sleeptime := range input {
  chs[i] = make(chan string, 1)
  chlimit <- true
  go limitfunc(chlimit, chs[i], i, sleeptime, timeout)
 }
 for _, ch := range chs {
  fmt.println(<-ch)
 }
 endtime := time.now()
 fmt.printf("multissh finished. process time %s. number of task is %d", endtime.sub(starttime), len(input))
}

运行结果

multirun start
task id 0 , timeout
task id 1 , timeout
task id 2 , sleep 1 second
multissh finished. process time 5s. number of task is 3
program exited.

chlimit 的缓冲是 1。task 0 和 task 1 耗时 2 秒超时。task 2 耗时 1 秒。总耗时 5 秒。并发限制生效了。

如果我们修改并发限制为 2

chlimit := make(chan bool, 2)

运行结果

multirun start
task id 0 , timeout
task id 1 , timeout
task id 2 , sleep 1 second
multissh finished. process time 3s. number of task is 3
program exited.

task 0 , task 1 并发执行，耗时 2秒。task 2 耗时 1秒。总耗时 3 秒。符合预期。

有没有注意到代码里有个地方和之前不同。这里，用了一个带缓冲的 channel

chs[i] = make(chan string, 1)

还记得上面的例子么。如果 channel 不带缓冲，那么直到他被消费掉之前，这个 goroutine 都会被阻塞挂起。

然而如果这里的并发限制，也就是 chlimit 生效阻塞了主 goroutine，那么后面消费这些数据的代码并不会执行到。。。于是就 deadlock 拉！

for _, ch := range chs {
 fmt.println(<-ch)
}

所以给他一个缓冲就好了。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持。如有错误或未考虑完全的地方，望不吝赐教。