本篇内容介绍了“Golang中NewTimer计时器的底层实现原理是什么”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

1.简介

首先展示基于

NewTimer
创建的定时器来实现超时控制。接着通过一系列问题的跟进，展示了
NewTimer
的底层实现原理。

2.基本使用

我们首先通过一个简单的例子，来展示是怎么基于

NewTimer
实现超时控制的。

假设有一个需求，要求在 5 秒钟内完成某个任务，否则就认为任务失败。这时我们就可以使用 

NewTimer
来实现超时控制。具体的实现步骤如下：
NewTimer

下面是一个简单的实现代码展示：

package main

import (
        "fmt"
        "time"
)

func main() {
        // 创建一个定时器，超时时间为 5 秒钟
        timer := time.NewTimer(5 * time.Second)

        // 启动一个 goroutine 执行任务，并在任务完成后向通道发送一个完成信号
        done := make(chan bool, 1)
        go func() {
                // 模拟任务执行耗时
                time.Sleep(2 * time.Second)
                done <- true
        }()

        // 等待任务完成或者超时
        select {
        case <-done:
                // 任务完成，输出完成信息
                fmt.Println("Task finished.")
        case <-timer.C:
                // 超时，输出超时信息
               fmt.Println("Task timed out.")
        }
}

在上述代码中，我们首先使用

NewTimer
创建了一个
time.Timer
对象，超时时间为 5 秒钟。然后启动一个 goroutine 来执行任务，并在任务完成后向通道 
done
发送一个完成信号。最后使用
 select
语句等待任务完成信号或者
Timer
的到期事件，如果
Timer
先到期，就认为任务超时了，否则就认为任务完成了。 在运行上述代码时，我们可以看到，在任务完成前 5 秒钟内，程序输出如下信息：

Task finished.

如果将任务完成时间改为超过 5 秒钟，程序将会在 5 秒钟后超时，输出如下信息：

Task timed out.

通过这个简单的例子，我们可以看到，如果任务在指定超时时间内完成，此时会执行正常的业务逻辑；如果任务未在指定的超时时间内完成，此时将走执行超时逻辑。

通过上述程序演示，我们展示了如何使用

NewTimer
创建的 
time.Timer
实现超时控制的基本方法。

3.实现原理

3.1 内容分析

回顾上面的示例代码，我们实现超时控制的主要机制，是通过

select
语句同时监听两个
channel
，一个是任务执行状态的
channel
,一个是定时器的
channel
。

当任务执行完成时，便通过

channel
对主协程进行通知。当定时器到达我们指定的时间，也就是超时时间，此时也通过定时器的
channel
进行通知。

 同时监听这两个

channel
,如果任务先执行完成，此时将会走
select
语句中正常业务逻辑
case
的代码，如果是在到达预定时间，任务仍没有完成，此时通过定时器
channel
进行通知，从而走超时业务逻辑
case
的代码，从而实现超时控制。

因此，这里主要的问题是，是如何在到达超时时间时，准时往定时器中的

C
对应的
channel
发送送数据，从而来告知其他协程，已经到达超时时间了呢，这个是如何做到的呢?

3.2 基本思路

下面先来看看

NewTimer
方法返回
Timer
结构体的内容，定义如下:
type Timer struct {
   C <-chan Time
   r runtimeTimer
}

可以看到，

Timer
结构体中C是一个
chan Time
类型的变量。在前面的代码的例子中，
select
语句是监听
Timer
结构体中的
C
变量，从中来读取数据的。

那么，当到达超时时间时，

Timer
中
C
对应的
channel
将会有数据到达，那么肯定有其他地方，在到达超时时间时，会往
Timer
中的
C
发送数据。

那么现在的主要问题，是怎么做到当到达指定时间时，往

Timer
中的
C
发送数据呢?

其实，在

go
语言中，存在这样一个运行时函数
startTimer
，定义如下:
func startTimer(*runtimeTimer)

它的作用是启动一个定时器，当定时器到期时，会执行相应的回调函数并传递回调参数。在 

startTimer
函数内部，会使用系统调用来启动一个底层的操作系统定时器，等到定时器超时时，底层系统会自动触发一个信号（例如 Unix 平台上的 SIGALRM 信号），然后该信号将由 Go 运行时内部的信号处理函数捕获，并最终调用相关的回调函数。

那么，这里我们似乎可以使用

startTimer
来实现，当到达指定时间时，往
channel
发送数据，从而达到通知其他协程的效果。

3.3 实现步骤

首先，我们已经知道，

startTimer
能够启动一个定时器，当定时器到期时，会执行相应的回调函数并传递回调参数。而定时器的到期时间、回调函数以及回调函数的参数，则是通过
runtimeTimer
结构体传递过去的。

下面我们只需要

runtimeTimer
字段的含义，然后根据其含义，正确设置
runtimeTimer
结构体字段，调用
startTimer
方法启动一个定时器，就能够实现在指定时间时，执行某段逻辑。下面我们来看看
runtimeTime
的定义:
type runtimeTimer struct {
   pp       uintptr
   when     int64
   period   int64
   f        func(any, uintptr) // NOTE: must not be closure
   arg      any
   seq      uintptr
   nextwhen int64
   status   uint32
}

下面对

runtimeTimer
中的字段进行说明:
when int64
period int64
f func(any, uintptr)
arg any
f
nextwhen int64
nextwhen
seq uintptr
seq

基于对上面字段含义的理解，此时我们定义一个

runtimeTimer
结构体，然后调用
startTimer
，从而来实现能够在指定的某个时间点，往某个
channel
发送数据。具体实现如下:
// 定义一个channel,用于发送数据
c := make(chan Time, 1)
r := runtimeTimer{
      // 指定超时时间戳
      when: when(d),
      // 指定回调函数
      f: func sendTime(c any, seq uintptr) {
               select {
               case c.(chan Time) <- Now():
               default:
              }
        },
      // 传递给回调函数的参数
      arg:  c,
   },
}
// 调用startTimer启动一个定时器
startTimer(&t.r)

首先会创建一个带有缓冲的通道 

c
。

接着初始化

runtimeTimer
结构体的值，设定好超时时间，回调函数以及参数。超时时间使用的是
when
函数来获取计数器的结束时间。
when
函数会根据给定的时间间隔 d，返回一个绝对时间点，即计时器结束时间。
f
字段指定的回调函数，则是将当前时间 
Now()
发送到通道 
c
中。当到达指定超时时间时，其将会调用回调函数
f
，同时将
runtimeTimer
结构体中
arg
字段的值，作为参数传递到回调函数当中。

然后调用

startTimer
启动一个定时器。当到达超时时间，将会调用回调函数，回调函数其会往一开始定义的
channel
发送数据。

至此，我们实现了最开始提到的，当到达指定时间时，往

Timer
中的
C
发送数据这个任务。

3.4 NewTimer的实现

回到我们的题目，NewTimer计时器的底层实现原理是什么？事实上，

NewTimer
创建的定时器，也确实是基于
startTimer
来实现的，下面我们来看看其实现:
func NewTimer(d Duration) *Timer {
   c := make(chan Time, 1)
   t := &Timer{
      C: c,
      r: runtimeTimer{
         when: when(d),
         f:    sendTime,
         arg:  c,
      },
   }
   startTimer(&t.r)
   return t
}

首先会创建一个带有缓冲的通道 

c
。然后创建一个 
Timer
对象 
t
，将 
c
通道赋值给 
t
的 
C
属性。
channel
之后将作为回调函数的参数，同时也会作为
Timer
对象中
C
属性的值。这样子回调函数和
Timer
结构体中
C
变量与回调函数的
channel
事实上是共用一个
channel
的。

而

runtimeTimer
结构体中的回调函数
sendTime
的实现与之前讲述的并无差异，都是将当前时间 
Now()
发送到通道中，这里将不再赘述。

而

Timer
结构体中
C
变量与回调函数的
channel
事实上是共用一个
channel
的，当到达超时时间，则会执行回调函数，往
channel
发送数据。而通过
select
语句对
Timer
中的
channel
进行监听的协程，此时也正常接收到通知了。