【Go底层】time包Ticker定时器原理

1、背景

说到定时器我们一般想到的库是cron，但是对于一些简单的定时任务场景，标准库time包下提供的定时器就足够我们使用，本篇文章我们就来研究一下time包下的Ticker定时器。

2、go版本

$ go version
go version go1.21.4 windows/386

3、源码解释

【1】Ticker结构

Ticker结构如下：

type Ticker struct {
	C <-chan Time  //元素类型为Time的只读通道
	r runtimeTimer //底层定时结构
}

runtimeTimer结构如下：

type runtimeTimer struct {
	pp       uintptr
	when     int64  //定时器触发时间
	period   int64  //定时器触发间隔
	f        func(any, uintptr) //定时器触发要执行的函数
	arg      any   //定时器触发执行函数的参数
	seq      uintptr
	nextwhen int64 //定时器下次触发时间
	status   uint32
}

【2】NewTicker函数解释

NewTicker函数用于初始化Ticker对象，源码如下：

func NewTicker(d Duration) *Ticker {
	if d <= 0 {
		panic("non-positive interval for NewTicker")
	}
	
	c := make(chan Time, 1) //初始化一个存放时间类型，缓冲区大小为1的通道
	t := &Ticker{
		C: c,   //时间通道
		r: runtimeTimer{  //底层定时对象
			when:   when(d),  //下一次任务执行时间
			period: int64(d), //每次任务执行间隔
			f:      sendTime, //时间到之后要执行的函数
			arg:    c,  //要执行的函数的参数
		},
	}
	startTimer(&t.r) //开启定时任务，更底层逻辑，不用关心其实现
	return t
}

初始化之后我们一般使用Ticker对象的方式为间隔d时间从Ticker对象里的C通道读取到当前时间，一般我们认为到时间之后就会往C通道写入当前时间，每次间隔时间都能读到数据，其实每次间隔不一定能读到，这个就看sendTime函数的实现了，源码如下：

func sendTime(c any, seq uintptr) {
	select {
	case c.(chan Time) <- Now():
	default:
	}
}

select中有一个default块，前面看过c通道的缓冲区大小为1，如果上一次缓冲区里记录的时间未被读取，那么这次写c通道就会阻塞，select没有找到合适的case时就会走default分支，所以这次时间并不会记录到通道缓冲区中就已经开始准备下一个到时间点执行逻辑。后面会给一个简单的例子来演示这种场景。

4、代码示例

接下来给一个示例来演示从Ticker的通道中读取时间不一定是固定间隔的，示例如下：

func main() {
	logger.Info("测试Ticker开始")

	t := time.NewTicker(5 * time.Second) //创建一个定时器,每隔5秒执行一次

	time.Sleep(17 * time.Second) //延时5+5+5+2秒

	logger.Info("第1次读取通道", zap.Time("读取到的时间", <-t.C))
	logger.Info("第2次读取通道", zap.Time("读取到的时间", <-t.C))
}

上面示例初始化了一个每5秒执行一次的定时对象，我们延时5的整数倍再加小于5的时间之后，从定时对象的通道中读取两次时间并打印出来观察，打印输出如下：

[2024-11-29 17:31:12.902] | INFO  | Goroutine:1  | [chan_demo/main.go:74]       | 测试Ticker开始
[2024-11-29 17:31:29.981] | INFO  | Goroutine:1  | [chan_demo/main.go:80]       | 第1次读取通道 | {"读取到的时间": "[2024-11-29 17:31:17.986]"}
[2024-11-29 17:31:32.978] | INFO  | Goroutine:1  | [chan_demo/main.go:81]       | 第2次读取通道 | {"读取到的时间": "[2024-11-29 17:31:32.978]"}

开始定时任务时间为12秒，第1次读取通道和第2次读取通道时间分别为17和32秒，并不是间隔5秒的，也就验证了22、27秒走的sendTime函数中的default分支。

5、总结

通过对Ticker对象中通道的理解，在select中有多个case时，对于准备好的case，select会从中随机选择一个，所以要注意case中如有Ticker的通道对象时，不一定会定时间隔的读取到数据。Ticker对象还提供了一些其它的函数：Stop(停止定时器)、Reset(重置定时器)、Tick(返回只读的时间通道)。