吐槽一下 golang 的 select 模型，居然不自带超时机制

[xuantedev]

使用 Timer 的 Channel 来配合的超时机制，怎么都有漏洞。

timer 的超时状态和 channel 的 sendTime 数据，也不做到原子状态。判断出来是超时了，既有可能 channel 中有数据，也有可能没有数据。完全是薛定谔的定时器。

就这种情况下，为什么不 native 提供一个 select 的超时方式呢？

各位大牛们是如何解决这个问题的啊？

容忍（理论上）一定概率的立即超时？

或者干脆不重用，每次循环重新创建一个新的 Timer ？

[noisyes]

ctx + select

[lesismal]

这根本就不算事：

1. 没人能做到时间的百分百精确
2. 即使是 syacall 的 select/poll/epoll 的 timeout 参数，也可能你本次 loop 刚超时的瞬间、fd 事件就来了，而且超时的瞬间，对于业务而言已经达到了那个可以按超时处理的条件，业务开始处理超时后、超时事件再出现丢弃即可
3. 超时后即使 channel 中又收到了数据而没被读取，也没问题，不是必须读出来才行。另外，chan 也不是必须 close 才会被回收的，所以不用纠结残留相关的问题

并发的边界问题，应该由业务层来保证，是保证指令范围的原子性还是保证过程范围的原子性，要区分清楚

[lujjjh]

如果没理解错你的意思，文档里就有正确的解法：先 Stop()，然后消费 channel （如果需要），最后 Reset：
https://pkg.go.dev/time#Timer.Reset

[xuantedev]

@lesismal 感谢大神赐教，受益匪浅。

[xuantedev]

@lujjjh 感谢兄弟的细心阅读，并且一眼就看出了我的担心，握爪。是这样的，其实问题就消费 Channel 这里。
有一种极端的情况，就是我消费 Channel 的时候，runtime 的 deltimer()还没有来得及调用 sendTime 。但是当我的消费代码走完了以后，它调用了 sendTime，导致了 Channel 里面又有了内容，这样，我下次正儿八经的业务 select 的时候，立马就会返回，导致我错误的认为超时了。

这个问题的出在 Runtime 中 timer 的维护 routine 中调用定时器处理函数 runOneTimer()。该函数的处理分为两部分：
* A) 从 timer 堆中处理定时器状态这部分
* B) 调用 f(arg, seq)来 sentTime 到 Channel 中
从 [代码]( https://github.com/golang/go/blob/891547e2d4bc2a23973e2c9f972ce69b2b48478e/src/runtime/time.go#L818)看，这两个部分操作没有放在一个锁中，因此不是原子操作。
```go
func runOneTimer(pp *p, t *timer, now int64) {
.......
if raceenabled {
// Temporarily use the current P's racectx for g0.
gp := getg()
if gp.racectx != 0 {
throw("runOneTimer: unexpected racectx")
}
gp.racectx = gp.m.p.ptr().timerRaceCtx
}

unlock(&pp.timersLock)

f(arg, seq) // 就是那个 sendTime 函数

lock(&pp.timersLock)

.......
}
```

设想在用户调用 Stop()的时候，虽然和 runOneTimer()的 A 部分产生了互斥，但是和 sentTime 并没有产生互斥。极端情况下，如果 runtime 的 routine 中把 A 部分执行完了，碰到 CPU 繁忙或者系统调度等极端场景，B 部分一直没有机会执行。那么 User 的 Stop()、消费 Channel （实际上没有数据）、然后 Reset()，到这里 B 部分都没有执行。

这样，Channel 中一直没有数据，但是当用户调用业务 Select()的时候，runtime routine 中的 B 部分执行了，sendTime 将数据发送到了 Channel 中。select()就因为上一次 Timer 的数据而触发了。

这也就是我在问题中说的，`（理论上）一定概率的立即超时`。


其实 Golang 的相关模块作者也注意到了该问题，修改的次数非常多，提供的注释也非常长。


其中作者提到，Stop()并不会等到 f （即 sentTime)执行完毕后才返回，也就是说 Stop()只反馈 Timer 当时的状态，不反馈 channel 的状态。
```
// Stop prevents the Timer from firing.
// It returns true if the call stops the timer, false if the timer has already
// expired or been stopped.
// Stop does not close the channel, to prevent a read from the channel succeeding
// incorrectly.
//
// To ensure the channel is empty after a call to Stop, check the
// return value and drain the channel.
// For example, assuming the program has not received from t.C already:
//
// if !t.Stop() {
// <-t.C
// }
//
// This cannot be done concurrent to other receives from the Timer's
// channel or other calls to the Timer's Stop method.
//
// For a timer created with AfterFunc(d, f), if t.Stop returns false, then the timer
// has already expired and the function f has been started in its own goroutine;
// Stop does not wait for f to complete before returning.
// If the caller needs to know whether f is completed, it must coordinate
// with f explicitly.
```

而对于 Reset()，作者也是用了大量篇幅，指出 Reset 的返回值并不是准确的，因为竟态导致的问题。提供返回值只是为了兼容过去的接口。另外其实 time 模块的 Reset()调用的其实就是 runtime 的 resetTimer，而 resetTimer()其实就是内部调用 stopTimer()。
```
// Reset changes the timer to expire after duration d.
// It returns true if the timer had been active, false if the timer had
// expired or been stopped.
//
// For a Timer created with NewTimer, Reset should be invoked only on
// stopped or expired timers with drained channels.
//
// If a program has already received a value from t.C, the timer is known
// to have expired and the channel drained, so t.Reset can be used directly.
// If a program has not yet received a value from t.C, however,
// the timer must be stopped and—if Stop reports that the timer expired
// before being stopped—the channel explicitly drained:
//
// if !t.Stop() {
// <-t.C
// }
// t.Reset(d)
//
// This should not be done concurrent to other receives from the Timer's
// channel.
//
// Note that it is not possible to use Reset's return value correctly, as there
// is a race condition between draining the channel and the new timer expiring.
// Reset should always be invoked on stopped or expired channels, as described above.
// The return value exists to preserve compatibility with existing programs.
//
// For a Timer created with AfterFunc(d, f), Reset either reschedules
// when f will run, in which case Reset returns true, or schedules f
// to run again, in which case it returns false.
// When Reset returns false, Reset neither waits for the prior f to
// complete before returning nor does it guarantee that the subsequent
// goroutine running f does not run concurrently with the prior
// one. If the caller needs to know whether the prior execution of
// f is completed, it must coordinate with f explicitly.
```

所以从这些场景看，很难精确的判断出来 Channel 是否有数据，而尝试去 Drain Channel 也只是大概率可以 drain out，极端情况下，drain empty channel 之后，还会立即有数据 send 进来。

[lujjjh]

常见的超时处理 pattern 下（操作 timer 和消费 t.C 的是同一个 goroutine ）应该没有你说的这种 race condition 。

写了个例子：

https://gist.github.com/lujjjh/8f9c4b257654465ed2585dcd4d193a29

可以论证的是，runOneTimer 执行 N 次，f 就会执行 N 次，从而 t.C 里会产生 N 个需要消费的东西。只要确保 runOneTimer 的执行次数（对 Timer 来说要么是 0，要么是 1 ）跟 t.C 的消费次数一致即可。

正向看，只要 runOneTimer 被执行了，f 产生的 t.C 要么在 A 处被消费，如果进入了 B，t.Stop() 一定会返回 false，从而 t.C 在 C 处被消费。你说的 f 一直没有被调度的情况，消费 t.C 的 goroutine 也会被阻塞，要么阻塞在 A 处，要么阻塞在 C 处。

反向看，如果 runOneTimer 还没有被执行，就走到了 B，那么 Stop 会阻止 timer 进入 timerRunning 并且返回 true 。此时 runOneTimer 不会被执行，f 也就一定不会被执行。

[xuantedev]

@lujjjh 感谢细心回复。

现在的问题是，在消费 channel 中的内容的时候，您是选择阻塞消耗，还是尝试消耗，这两者只能选择一个。

阻塞消耗，如果 f 没有调用，就会阻塞：
```go
select {
case <-timer.C:
xxx
}
```
尝试性消耗，即使 f 没有调用，也不会阻塞：
```go
select {
case <-timer.C
xxxx
default:
xxxx
```

如果选择阻塞性消耗，就是您编写的代码情况，那么假定的前题条件是：Stop()返回 False 表明一定执行了 f 。但是在某些情况下，不能做这样的保证，可以参考这个 bug:
```
https://github.com/golang/go/issues/14038
```

如果 Stop()返回了 False，但是没有执行 f，那么上面的阻塞式读取就会出现问题。我们再看看什么场景下会出现 Stop()返回 false，但是 f 没有执行的情况。

只要前面超时过（第一次发送了 channel 数据），然后您的程序从正常逻辑（不是 drain channel 那段）中读取了数据，Channel 会为空。此时您去 Stop()，肯定返回 False，您再去阻塞读取 Channel，那么就会阻塞。

您可以拿代码运行一下看看：第一个匿名函数是生产者，第二个匿名函数是正常的业务逻辑（即消费者）。
正常情况下，读取数据的超时值是 2 秒。
第一次读取就超时，因为生产者 3 秒后才生产数据，超时后，BBB 处的代码会把 channel 读取干净，这也很正常，超时事件发送给我们，我们消耗它。
循环第二次执行，Stop()会返回 False （因为定时器已经 expired 了），但是不会调用 f 去 sendTime，这也就是我前面说过的超时和 f 的调用是两件独立的事情，Stop()的返回值不会反应是否发送 sendTime 。
此时，再 AAA 处的阻塞调用，就会阻塞。因为 Channel 里面的确没有数据。

```go
package main

import (
"fmt"
"time"
)

func main() {
c := make(chan bool)
go func() {
for i := 0; i < 10; i++ {
time.Sleep(time.Second * 3)
c <- false
}
}()

go func() {
t := time.NewTimer(time.Second * 2)
for {
if !t.Stop() {
<-t.C // AAA: will blocked here
}
t.Reset(time.Second * 2)
select {
case b := <-c:
if !b {
fmt.Println(time.Now(), "work...")
continue
}
case <-t.C: // BBB: normal receive from channel timeout event
fmt.Println(time.Now(), "timeout")
continue
}
}
}()

time.Sleep(time.Second * 10000000)
}
```

如果改成非阻塞性读取，那么又有我第一次说的那个多了 f 调用的问题。

[lujjjh]

@xuantedev 这段代码是有问题的，可以对比一下我上面提供的代码。并不是 f 没有调用，而是这段代码逻辑里，超时的时候消费了两次 t.C （ case <-t.C: 和下一次循环 if 分支里的 <-t.C ），修复方式也很简单，把 if !t.Stop() { <-t.C } 挪到第一个 case 里就行了。

[xuantedev]

@lujjjh 太感谢了，这应该是正确的做法了。前面看了很多代码片段，都是把 Stop()放在 select 之外的，头脑禁锢了。感谢感谢~

[lesismal]

@lujjjh @xuantedev

go func() {
for {
func() {
timer := time.NewTimer(time.Second * 2)
defer timer.Stop()

select {
case b := <-c:
if !b {
fmt.Println(time.Now(), "work...")
}
case <-timer.C: // BBB: normal receive from channel timeout event
fmt.Println(time.Now(), "timeout")
}
}()
}
}()

简洁点就这么写，每次一个新的局部变量 Timer 结构体没压力，非要复用那么写法的可读性太差了，对维护者不友好，而且习惯了不好的写法，哪天一不小心就写出问题了

[lesismal]

回帖里头贴代码的格式是真的伤

[bthulu]

@lesismal 回帖好像可以用 markdown 代码块的
```
func main() {
fmt.Println("Hello, 世界")
}
```
`
func main() {
fmt.Println("Hello, 世界")
}
`

[bthulu]

`func main() {
fmt.Println("Hello, 世界")
}`

[bthulu]

不行, 用不了`func main() {fmt.Println("Hello, 世界")`

[lesismal]

@bthulu 看你回复的好像还是不行呀，我试试

```golang
println("test markdown response"
```

[lesismal]

@bthulu 果然不行，白高兴了