So implementieren Sie ein Zeitrad mit der Go-Sprache

Im Bereich der Computerprogrammierung ist das Zeitrad eine häufig verwendete Datenstruktur, mit der zeitbezogene Aufgaben implementiert werden können. Aufgrund seiner Effizienz und Portabilität wird das Zeitrad häufig in Bereichen wie der Planung geplanter Aufgaben, Netzwerkverzögerungen und dem Zwischenspeichern abgelaufener Daten verwendet. In diesem Artikel wird erläutert, wie Sie ein Zeitrad mithilfe der Go-Sprache implementieren.

1. Zeitrad-Übersicht

Das Zeitrad ist ein Ringpuffer basierend auf dem Zeitkonzept, der als Ringpuffer mit einer Größe von m (Potenz 2) betrachtet werden kann. Jedes Mal, wenn sich das Zeitrad um eine Einheit dreht, beispielsweise um 1 Millisekunde, ändern sich auch die Inhalte, auf die alle Puffer zeigen. Im Zeitrad gibt es viele Markierungen, Schlitze, Zeiger usw. im Inneren.

Die Funktion des Zeitrads besteht darin, eine geplante Aufgabenplanung umzusetzen. Im Wesentlichen ist eine geplante Aufgabe eine Struktur, die Informationen wie die Ausführungszeit der Aufgabe und die Ausführungsfunktion der Aufgabe enthält. Wir können diese geplanten Aufgaben in die entsprechenden Slots des Zeitrads hängen und die geplante Planung des Zeitrads durchführen.

2. Go-Sprache implementiert Zeitrad

Wir verwenden Go-Sprache, um Zeitrad zu implementieren, das durch die folgenden drei Strukturen implementiert werden kann:

type TimerTask struct {
    expires   int64            //任务的到期时间
    callback  func()          //任务需要执行的函数
}

type Timer struct {
    interval  int64            //时间轮转动的间隔
    slots     []*list.List    //所有的槽位
    curPos    int             //当前槽位指针
    tickCount int64           //时间轮当前tick
}

type Timewheel struct {
    timer     *Timer          //指向Timer结构体的指针
    quit      chan struct{}   //停止时间轮信号
    waitGroup sync.WaitGroup  //同步等待
}

Wir speichern die Ausführungszeit der Aufgabe, die Ausführungsfunktion der Aufgabe und andere Informationen in der TimerTask-Struktur. In der Timer-Struktur werden das Zeitintervall der Zeitraddrehung, die Liste aller Slots, der aktuelle Slot-Zeiger und die aktuelle Anzahl der Ticks gespeichert. In der Timewheel-Struktur werden der Zeiger des Zeitrads, das Signal zum Stoppen des Zeitrads und die Synchronisationswartezeit gespeichert.

Der Arbeitsablauf des Zeitrads ist wie folgt:

1) Initialisieren Sie die Timer-Struktur und erstellen Sie eine Zeitliste.

2) Verwenden Sie die Funktion addTimer, um die angegebene geplante Aufgabe zum Slot hinzuzufügen.

3) Starten Sie das Zeitrad und die dem Slot hinzugefügten Aufgaben werden im entsprechenden Tick entsprechend der angegebenen Ausführungszeit ausgeführt.

Im Folgenden erklären wir im Detail, wie die einzelnen Schritte umgesetzt werden.

2.1 Initialisieren Sie die Timer-Struktur

Um das Zeitrad zu initialisieren, müssen wir eine Liste mit m (Vielfachen von zwei) Slots in der Timer-Struktur erstellen und alle Aufgaben in die entsprechenden Slots hängen. Um eine Liste in der Go-Sprache zu implementieren, können wir den vom Container/List-Paket bereitgestellten verknüpften Listentyp verwenden. Diese verknüpfte Liste unterstützt Additions- und Löschvorgänge in O(1)-Zeit, was für Zeiträder sehr gut geeignet ist.

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 Eine geplante Aufgabe hinzufügen

Wir verwenden die Funktion addTimer, um eine geplante Aufgabe hinzuzufügen. Diese Funktion akzeptiert eine TimerTask-Struktur als Parameter und fügt sie dem entsprechenden Zeitfenster des Zeitrads hinzu. Um sicherzustellen, dass die geplante Aufgabe im richtigen Slot geplant werden kann, müssen wir die Slot-Position der Aufgabe anhand der Zeit berechnen und die Aufgabe zur Liste des Slots hinzufügen.

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 Zeitrad starten

Verwenden Sie die Startfunktion, um das Zeitrad zu starten. Die Startfunktion verwendet eine Goroutine im aktuellen Prozess. Die Goroutine führt jedes Mal die Tick-Operation des Zeitrads aus. Der gesamte Schleifenprozess wird durch die for-select-Anweisung abgeschlossen. Im Tick jedes Zeitrads zeigen wir mit dem aktuellen Tick auf den nächsten Slot, iterieren den aktuellen Slot und führen alle darin gespeicherten Aufgaben aus.

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)
        }
    }
}

3. Zusammenfassung

Go-Sprache ist eine schnelle und effiziente Programmiersprache, die sich sehr gut für die Implementierung von Zeiträdern eignet. Die Aufgabenplanung in Zeiträdern kann mithilfe der Containerpakete von Go (z. B. Container/Heap und Container/Liste) problemlos gehandhabt werden. Um das Zeitrad flexibler und zuverlässiger zu machen, können verschiedene Arten von Aufgaben in mehrere Ebenen eingeteilt werden, Aufgaben mit niedriger Priorität können geplant und wiederholt werden und Aufgaben mit hoher Priorität können schnell über Prioritätswarteschlangen geplant werden. Natürlich müssen wir während des Implementierungsprozesses auch Details wie Task-Parallelität und Speicherverwaltung berücksichtigen, um den effizienten Betrieb des Zeitrads sicherzustellen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonSo implementieren Sie ein Zeitrad mit der Go-Sprache. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!