Golang自带的HttpClient超时机制怎么实现

本篇内容主要讲解“Golang自带的HttpClient超时机制怎么实现”，感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷，实用性强。下面就让小编来带大家学习“Golang自带的HttpClient超时机制怎么实现”吧!

Java HttpClient 超时底层原理

在介绍 Go 的 HttpClient 超时机制之前，我们先看看 Java 是如何实现超时的。

写一个 Java 原生的 HttpClient，设置连接超时、读取超时时间分别对应到底层的方法分别是：

再追溯到 JVM 源码，发现是对系统调用的封装，其实不光是 Java，大部分的编程语言都借助了操作系统提供的超时能力。

然而 Go 的 HttpClient 却提供了另一种超时机制，挺有意思，我们来盘一盘。但在开始之前，我们先了解一下 Go 的 Context。

Go Context 简介

Context 是什么？

根据 Go 源码的注释：

// A Context carries a deadline, a cancellation signal, and other values across// API boundaries.// Context's methods may be called by multiple goroutines simultaneously.

Context 简单来说是一个可以携带超时时间、取消信号和其他数据的接口，Context 的方法会被多个协程同时调用。

Context 有点类似 Java 的ThreadLocal，可以在线程中传递数据，但又不完全相同，它是显示传递，ThreadLocal 是隐式传递，除了传递数据之外，Context 还能携带超时时间、取消信号。

Context 只是定义了接口，具体的实现在 Go 中提供了几个：

• Background ：空的实现，啥也没做

• TODO：还不知道用什么 Context，先用 TODO 代替，也是啥也没做的空 Context

• cancelCtx：可以取消的 Context

• timerCtx：主动超时的 Context

针对 Context 的三个特性，可以通过 Go 提供的 Context 实现以及源码中的例子来进一步了解下。

Context 三个特性例子

这部分的例子来源于 Go 的源码，位于 src/context/example_test.go

携带数据

使用 context.WithValue 来携带，使用  Value 来取值，源码中的例子如下：

// 来自 src/context/example_test.gofunc ExampleWithValue() {type favContextKey stringf := func(ctx context.Context, k favContextKey) {if v := ctx.Value(k); v != nil {fmt.Println("found value:", v)return}fmt.Println("key not found:", k)}k := favContextKey("language")ctx := context.WithValue(context.Background(), k, "Go")f(ctx, k)f(ctx, favContextKey("color"))// Output:// found value: Go// key not found: color}

取消

先起一个协程执行一个死循环，不停地往 channel 中写数据，同时监听 ctx.Done() 的事件

// 来自 src/context/example_test.gogen := func(ctx context.Context) <-chan int {dst := make(chan int)n := 1go func() {for {select {case <-ctx.Done():return // returning not to leak the goroutinecase dst <- n:n++}}}()return dst}

然后通过 context.WithCancel 生成一个可取消的 Context，传入 gen 方法，直到 gen 返回 5 时，调用 cancel 取消 gen 方法的执行。


// 来自 src/context/example_test.goctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())defer cancel() // cancel when we are finished consuming integersfor n := range gen(ctx) {fmt.Println(n)if n == 5 {break}}// Output:// 1// 2// 3// 4// 5

超时

有了 cancel 的铺垫，超时就好理解了，cancel 是手动取消，超时是自动取消，只要起一个定时的协程，到时间后执行 cancel 即可。

设置超时时间有2种方式：context.WithTimeout 与 context.WithDeadline，WithTimeout 是设置一段时间后，WithDeadline 是设置一个截止时间点，WithTimeout 最终也会转换为 WithDeadline。

// 来自 src/context/example_test.gofunc ExampleWithTimeout() {// Pass a context with a timeout to tell a blocking function that it// should abandon its work after the timeout elapses.ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), shortDuration)defer cancel()select {case <-time.After(1 * time.Second):fmt.Println("overslept")case <-ctx.Done():fmt.Println(ctx.Err()) // prints "context deadline exceeded"}// Output:// context deadline exceeded}

Go HttpClient 的另一种超时机制

基于 Context 可以设置任意代码段执行的超时机制，就可以设计一种脱离操作系统能力的请求超时能力。

超时机制简介

看一下 Go 的 HttpClient 超时配置说明：

client := http.Client{Timeout: 10 * time.Second,}// 来自 src/net/http/client.gotype Client struct {// ... 省略其他字段// Timeout specifies a time limit for requests made by this// Client. The timeout includes connection time, any// redirects, and reading the response body. The timer remains// running after Get, Head, Post, or Do return and will// interrupt reading of the Response.Body.//// A Timeout of zero means no timeout.//// The Client cancels requests to the underlying Transport// as if the Request's Context ended.//// For compatibility, the Client will also use the deprecated// CancelRequest method on Transport if found. New// RoundTripper implementations should use the Request's Context// for cancellation instead of implementing CancelRequest.Timeout time.Duration}

翻译一下注释：Timeout 包括了连接、redirect、读取数据的时间，定时器会在 Timeout 时间后打断数据的读取，设为0则没有超时限制。


也就是说这个超时是一个请求的总体超时时间，而不必再分别去设置连接超时、读取超时等等。

这对于使用者来说可能是一个更好的选择，大部分场景，使用者不必关心到底是哪部分导致的超时，而只是想这个 HTTP 请求整体什么时候能返回。

超时机制底层原理

以一个最简单的例子来阐述超时机制的底层原理。

这里我起了一个本地服务，用 Go HttpClient 去请求，超时时间设置为 10 分钟，建议使 Debug 时设置长一点，否则可能超时导致无法走完全流程。

client := http.Client{Timeout: 10 * time.Minute,}resp, err := client.Get("http://127.0.0.1:81/hello")

1. 根据 timeout 计算出超时的时间点

// 来自 src/net/http/client.godeadline = c.deadline()

2. 设置请求的 cancel

// 来自 src/net/http/client.gostopTimer, didTimeout := setRequestCancel(req, rt, deadline)

登录后复制

这里返回的 stopTimer 就是可以手动 cancel 的方法，didTimeout 是判断是否超时的方法。这两个可以理解为回调方法，调用 stopTimer() 可以手动 cancel，调用 didTimeout() 可以返回是否超时。

设置的主要代码其实就是将请求的 Context 替换为 cancelCtx，后续所有的操作都将携带这个 cancelCtx：

// 来自 src/net/http/client.govar cancelCtx func()if oldCtx := req.Context(); timeBeforeContextDeadline(deadline, oldCtx) {req.ctx, cancelCtx = context.WithDeadline(oldCtx, deadline)}

同时，再起一个定时器，当超时时间到了之后，将 timedOut 设置为 true，再调用 doCancel()，doCancel() 是调用真正 RoundTripper （代表一个 HTTP 请求事务）的 CancelRequest，也就是取消请求，这个跟实现有关。

// 来自 src/net/http/client.gotimer := time.NewTimer(time.Until(deadline))var timedOut atomicBoolgo func() {select {case <-initialReqCancel:doCancel()timer.Stop()case <-timer.C:timedOut.setTrue()doCancel()case <-stopTimerCh:timer.Stop()}}()

// 位于 src/net/http/transport.go// CancelRequest cancels an in-flight request by closing its connection.// CancelRequest should only be called after RoundTrip has returned.func (t *Transport) CancelRequest(req *Request) {t.cancelRequest(cancelKey{req}, errRequestCanceled)}

3. 获取连接

// 位于 src/net/http/transport.gofor {select {case <-ctx.Done():req.closeBody()return nil, ctx.Err()default:}// ...pconn, err := t.getConn(treq, cm)// ...}

代码的开头监听 ctx.Done，如果超时则直接返回，使用 for 循环主要是为了请求的重试。


后续的 getConn 是阻塞的，代码比较长，挑重点说，先看看有没有空闲连接，如果有则直接返回

// 位于 src/net/http/transport.go// Queue for idle connection.if delivered := t.queueForIdleConn(w); delivered {// ...return pc, nil}

如果没有空闲连接，起个协程去异步建立，建立成功再通知主协程


// 位于 src/net/http/transport.go// Queue for permission to dial.t.queueForDial(w)

// 位于 src/net/http/transport.go// Wait for completion or cancellation.select {case <-w.ready:// ...return w.pc, w.errcase <-req.Cancel:return nil, errRequestCanceledConncase <-req.Context().Done():return nil, req.Context().Err()case err := <-cancelc:if err == errRequestCanceled {err = errRequestCanceledConn}return nil, err}

4. 读写数据

在上一条连接建立的时候，每个链接还偷偷起了两个协程，一个负责往连接中写入数据，另一个负责读数据，他们都监听了相应的 channel。

// 位于 src/net/http/transport.gogo pconn.readLoop()go pconn.writeLoop()

其中 wirteLoop 监听来自主协程的数据，并往连接中写入

// 位于 src/net/http/transport.gofunc (pc *persistConn) writeLoop() {defer close(pc.writeLoopDone)for {select {case wr := <-pc.writech:startBytesWritten := pc.nwriteerr := wr.req.Request.write(pc.bw, pc.isProxy, wr.req.extra, pc.waitForContinue(wr.continueCh))// ... if err != nil {pc.close(err)return}case <-pc.closech:return}}}

同理，readLoop 读取响应数据，并写回主协程。读与写的过程中如果超时了，连接将被关闭，报错退出。

超时机制小结

Go 的这种请求超时机制，可随时终止请求，可设置整个请求的超时时间。其实现主要依赖协程、channel、select 机制的配合。总结出套路是：

• 主协程生成 cancelCtx，传递给子协程，主协程与子协程之间用 channel 通信

• 主协程 select channel 和 cancelCtx.Done，子协程完成或取消则 return

• 循环任务：子协程起一个循环处理，每次循环开始都 select cancelCtx.Done，如果完成或取消则退出

• 阻塞任务：子协程 select 阻塞任务与 cancelCtx.Done，阻塞任务处理完或取消则退出

以循环任务为例

Java 能实现这种超时机制吗

直接说结论：暂时不行。

首先 Java 的线程太重，像 Go 这样一次请求开了这么多协程，换成线程性能会大打折扣。

其次 Go 的 channel 虽然和 Java 的阻塞队列类似，但 Go 的 select 是多路复用机制，Java 暂时无法实现，即无法监听多个队列是否有数据到达。所以综合来看 Java 暂时无法实现类似机制。

到此，相信大家对“Golang自带的HttpClient超时机制怎么实现”有了更深的了解，不妨来实际操作一番吧！这里是编程网网站，更多相关内容可以进入相关频道进行查询，关注我们，继续学习！