Go言語を使用してタイムホイールを実装する方法

コンピューター プログラミングの分野では、タイムホイールは、時間関連のタスクを実装するために使用できる一般的に使用されるデータ構造です。タイム ホイールは、その効率性と移植性により、スケジュールされたタスクのスケジューリング、ネットワーク遅延、期限切れのキャッシュなどの分野で広く使用されています。この記事ではGo言語を使ってタイムホイールを実装する方法を紹介します。

1. タイムホイールの概要

タイムホイールは時間の概念に基づいた循環バッファであり、サイズがm(べき乗)の循環バッファとみなすことができます。 2）の。タイム ホイールが 1 単位 (1 ミリ秒など) で回転するたびに、すべてのバッファーが指す内容も変化します。タイムホイールの中には、たくさんのマーク、スロット、指針などが入っています。

タイム ホイールの機能は、スケジュールされたタスクのスケジューリングを実装することです。基本的に、スケジュールされたタスクは、タスクの実行時間やタスクの実行機能などの情報を含む構造です。これらのスケジュールされたタスクをタイム ホイールの対応するスロットにハングし、タイム ホイールのスケジュールされたスケジュールを実行できます。

2. タイム ホイールを実装する Go 言語

Go 言語を使用してタイム ホイールを実装します。タイム ホイールは、次の 3 つの構造体を通じて実装できます:

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
}

TimerTask構造体を使用します。ボディにはタスクの実行時間やタスクの実行関数などの情報が格納されます。 Timer 構造体には、タイム ホイールの回転の時間間隔、すべてのスロットのリスト、現在のスロット ポインター、および現在のティック数が保存されます。 Timewheel構造体には、タイムホイールのポインタ、タイムホイールを停止させる信号、同期待ちが格納されます。

タイム ホイールのワークフローは次のとおりです。

1) タイマー構造を初期化し、タイム リストを作成します。

2) addTimer 関数を使用して、指定されたスケジュールされたタスクをスロットに追加します。

3) タイム ホイールを開始すると、スロットに追加されたタスクが、指定された実行時間に従って対応するティックで実行されます。

以下では、各ステップの実装方法を詳しく紹介します。

2.1 タイマー構造の初期化

タイム ホイールを初期化するには、タイマー構造内に m (2 の倍数) スロットを含むリストを作成し、すべてのタスクをハングアップする必要があります。対応するスロット。 Go 言語でリストを実装するには、container/list パッケージが提供するリンク リスト タイプを使用できます。このリンク リストは、O(1) 時間での追加および削除操作をサポートしており、タイム ホイールに非常に適しています。

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 スケジュールされたタスクの追加

スケジュールされたタスクを追加するには、addTimer 関数を使用します。この関数は、TimerTask 構造体をパラメータとして受け取り、それをタイム ホイールの対応するタイムスロットに追加します。スケジュールされたタスクを正しいスロットにスケジュールできるようにするには、時間に基づいてタスクのスロット位置を計算し、タスクをスロットのリストに追加する必要があります。

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 タイム ホイールを開始する

Start 関数を使用してタイム ホイールを開始します。 Start 関数は現在のプロセスで goroutine を使用し、タイムホイールのティック操作を毎回実行し、for-select ステートメントによってループ処理全体が完了します。各タイム ホイールのティックでは、現在のティックが次のスロットを指し、現在のスロットを反復して、そこに保存されているすべてのタスクを実行します。

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. 概要

Go 言語は高速かつ効率的なプログラミング言語であり、タイム ホイールの実装に非常に適しています。タイムホイールでのタスクのスケジューリングは、Go のコンテナ パッケージ (コンテナ/ヒープやコンテナ/リストなど) を使用して簡単に処理できます。タイム ホイールをより柔軟で信頼性の高いものにするために、さまざまな種類のタスクを複数のレベルに分類し、優先度の低いタスクをスケジュールして再試行し、優先度の高いタスクを優先キューを通じて迅速にスケジュールできます。もちろん、実装プロセスでは、タイム ホイールの効率的な動作を確保するために、タスクの同時実行性やメモリ管理などの詳細な問題も考慮する必要があります。

以上がGo言語を使用してタイムホイールを実装する方法の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。