时间轮算法?
时间轮算法(Timing Wheel)是一种高效的时间驱动型任务调度算法,主要用于实现定时器和延时任务的管理。它通常用于操作系统、网络编程、消息队列等领域,例如Apache Kafka的延时生产和消费就是利用了时间轮算法。
时间轮算法的基本思想是使用一个环形数据结构(通常是一个数组或链表)来模拟一个圆形的时间轴,每个数组或链表的槽(slot)代表一段固定的时间间隔。随着时间推进,有一个虚拟指针在时间轮上移动,每当指针滑过一个槽位,就处理该槽位上挂载的定时任务。
具体实现步骤如下:
- 初始化时间轮:创建一个定长的环形数组或链表,每个槽位表示一个时间片(如1ms、1s等)。
- 插入任务:当有一个定时任务需要在t时间后执行时,根据t计算出它应该放置在时间轮的哪个槽位上。
- 轮转处理:系统每经过一个时间片,时间轮的指针就向前移动一格,指向下一个槽位。当指针指向的槽位上有任务时,取出并执行这些任务。
- 跨轮处理:如果一个任务的延迟时间超过了当前时间轮一圈所能表示的时间范围,可以使用多级时间轮的结构,当一级时间轮滚动完一圈时,未处理的任务会转移到下一级时间轮继续等待。
通过时间轮算法,系统可以批量处理一批临近超时的定时任务,大大减少了系统在处理定时任务时的开销,提高了并发能力和实时性。而且,相比简单的线程休眠或轮询等方法,时间轮算法更加精准、高效且资源友好。
多协程编排? waitGroup的实现?
在Go语言中,sync.WaitGroup
是一个用于在多个并发执行的 Goroutine(协程)之间进行同步的工具,它主要用于等待一组并发任务全部完成。以下是 sync.WaitGroup
的基本使用原理和实现细节:
使用方式:
- 创建一个
sync.WaitGroup
实例。 - 在启动一组 Goroutine 前,调用
WaitGroup
的Add(delta int)
方法,传入要执行的任务数量。delta
通常是正数,表示增加多少个工作单位。 - 在每个 Goroutine 执行的工作完成后,调用
Done()
函数通知WaitGroup
已完成一个工作单位。 - 在主 Goroutine 中调用
Wait()
函数,该函数会阻塞直到所有的 Goroutine 完成并通过Done()
函数将工作单位计数减少至零。
示例代码:
package main
import (
"fmt"
"sync"
)
func main() {
var wg sync.WaitGroup
for i := 0; i < 5; i++ {
wg.Add(1)
go worker(&wg, i)
}
// 等待所有worker完成
wg.Wait()
fmt.Println("All workers have finished.")
}
func worker(wg *sync.WaitGroup, id int) {
defer wg.Done()
// 模拟一些耗时工作
time.Sleep(time.Second)
fmt.Printf("Worker %d has finished.\n", id)
}
实现原理:
sync.WaitGroup
内部实际上维护了一个计数器,Add
方法用于增加计数器的值,Done
方法用于减少计数器的值。Wait
方法内部通过一个互斥锁(mutex)保护计数器,并使用条件变量(condition variable)来阻塞和唤醒等待的 Goroutine。
当调用 Wait
方法时,它首先锁定互斥锁,然后检查计数器是否为零。如果不是零,则调用者(通常是主 Goroutine)会被阻塞在条件变量上。当任何一个 Goroutine 执行完任务并调用 Done
函数时,计数器会递减,并再次检查是否为零。如果是零,则会唤醒所有等待在条件变量上的 Goroutine,从而让主 Goroutine 继续执行。
简而言之,sync.WaitGroup
就像是一个协调员,它通过计数器跟踪还有多少工作没完成,并且确保所有工作完成后才让等待的 Goroutine 继续执行,从而保证了一组并发任务的正确编排。