Go 定时器：Timer 和 Ticker

前言

在日常开发中，我们可能会遇到需要延迟执行或周期性地执行一些任务。这个时候就需要用到 Go 语言中的定时器。

在 Go 语言中，定时器类型有两种：time.Timer 一次性定时器和 time.Ticker 周期性定时器。本文将会对这两种定时器类型进行介绍。

准备好了吗？准备一杯你最喜欢的咖啡或茶，随着本文一探究竟吧。

Timer：一次性定时器

Timer 是一个一次性的定时器，用于在未来的某一时刻执行一次操作。

基本使用

创建 Timer 定时器的方式有两种：

• NewTimer(d Duration) *Timer：该函数接受一个 time.Duration 类型的参数 d（时间间隔），表示定时器在过期之前等待的时间。NewTimer 返回一个新的 Timer 定时器，这个定时器在其内部维护一个通道 C，该通道在定时器被触发时会接收当前的时间值。
• AfterFunc(d Duration, f func()) *Timer：接受一个指定的时间间隔 d 和回调函数 f。该函数返回一个新的 Timer 定时器，在定时器到期时直接调用 f，而不是通过通道 C 发送信号。调用 Timer 的 Stop 方法可以停止定时器和取消调用 f。

下面的代码展示了如何使用 NewTimer 和 AfterFunc 来创建定时器以及定时器的基本用法：

// https://github.com/chenmingyong0423/blog/blob/master/tutorial-code/go/timer/timer/usage.go
package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func main() {
	// 使用 NewTimer 创建一个定时器
	timer := time.NewTimer(time.Second)
	go func() {
		select {
		case <-timer.C:
			fmt.Println("timer 定时器触发啦！")
		}
	}()
	// 使用 AfterFunc 创建另一个定时器
	time.AfterFunc(time.Second, func() {
		fmt.Println("timer2 定时器触发啦！")
	})
	// 主goroutine等待两秒，确保看到定时器触发的输出
	time.Sleep(time.Second * 2)
}

代码运行结果如下所示：

timer 定时器触发啦！
timer2 定时器触发啦！

下面是代码的逐步解析：

• 首先使用 NewTimer 创建了一个定时器，然后在一个新的 goroutine 中监听它的 C 属性以等待定时器触发。
• 其次，使用 AfterFunc 创建另一个定时器，通过指定一个 回调函数 来处理定时器到期事件。
• 最后，主 goroutine 等待足够长的时间以确保定时器的触发信息能够被打印出来。

方法详解

Reset

Reset(d Duration) bool：该方法用于重置 Timer 定时器的过期时间，也可以理解为重新激活定时器。它接受一个 time.Duration 类型的参数 d，表示定时器在过期之前等待的时间。

除此之外，该方法还返回一个 bool 值：

• 如果定时器处于活动的状态，返回 true。
• 如果定时器已经过期或被停止了，返回 false（false 并不意味着激活定时器失败，只是标识定时器的当前状态）。

下面是代码示例：

// https://github.com/chenmingyong0423/blog/blob/master/tutorial-code/go/timer/timer/reset.go
package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func main() {
	timer := time.NewTimer(5 * time.Second)
	// 第一次重置，定时器处于激活状态，因此返回 true
	b := timer.Reset(1 * time.Second)
	fmt.Println(b) // true

	second := time.Now().Second()
	select {
	case t := <-timer.C:
		fmt.Println(t.Second() - second) // 1s
	}

	// 第二次重置，定时器已经处于过期状态，因此返回 false
	b = timer.Reset(2 * time.Second)
	fmt.Println(b) // false
	second = time.Now().Second()

	select {
	case t := <-timer.C:
		fmt.Println(t.Second() - second) // 2s
	}
}

代码运行结果如下所示：

true
1    
false
2

下面是代码的逐步解析：

• 首先，创建了一个定时器，设置为 5 秒后到期。
• 然后调用 Reset 方法立即将其重置为 1 秒后到期。因为此时定时器仍处于激活状态（即还未到期），所以 Reset 方法返回 true。
• 接下来的 select 语句等待定时器到期，并打印出实际经过的秒数（约等于 1 秒）。
• 接着第二次重置定时器，这次设置为 2 秒后到期。由于定时器在这次重置时已经到期，Reset 方法返回 false。
• 最后，再次使用 select 语句等待定时器到期，并打印出这次经过的秒数（约等于 2 秒）。

Stop

Stop() bool：该方法用于停止定时器。如果定时器停止成功，返回 true，如果定时器已经过期或被停止，则返回 false。切记：Stop 操作不会关闭通道 C。

下面是代码示例：

// https://github.com/chenmingyong0423/blog/blob/master/tutorial-code/go/timer/timer/stop.go
package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func main() {
	timer := time.NewTimer(3 * time.Second)
	// 停止定时器，在定时器触发之前停止它，因此返回 true
	stop := timer.Stop()
	fmt.Println(stop) // true

	stop = timer.Stop()
	// 第二次停止定时器，此时定时器已经被停止了，返回 false
	fmt.Println(stop) // false
}

代码运行结果如下所示：

true
false

下面是代码的逐步解析：

• 首先，创建了一个设置为 3 秒后触发的定时器。
• 然后立即调用 Stop 方法停止定时器。因为此时定时器还未触发，所以 Stop 返回 true。
• 最后再次调用 Stop 方法尝试停止同一个定时器。由于定时器已经被停止，这次 Stop 返回 false。

Ticker：周期性定时器

Tciker 是一个周期性的定时器，用于在固定的时间间隔重复执行任务。它在每个间隔时间到来时，向其通道（Channel）发送当前时间。

基本使用

我们可以使用 NewTicker 函数来创建一个新的 Ticker 对象，该函数接受一个 time.Duration 类型的参数 d（时间间隔）。

下面是代码示例：

// https://github.com/chenmingyong0423/blog/blob/master/tutorial-code/go/timer/ticker/usage.go
package main

import (
	"context"
	"fmt"
	"time"
)

func main() {
	ticker := time.NewTicker(time.Second)
	defer ticker.Stop()

	timeout, cancelFunc := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second*5)
	defer cancelFunc()

	go func() {
		for {
			select {
			case <-timeout.Done():
				fmt.Println("timeout done")
				return
			case <-ticker.C:
				fmt.Println("定时器触发啦！")
			}
		}
	}()

	// 主goroutine等待 7 秒，确保看到定时器触发的输出
	time.Sleep(time.Second * 7)
}

代码运行结果如下所示：

定时器触发啦！
定时器触发啦！
定时器触发啦！
定时器触发啦！
定时器触发啦！
timeout done

下面是代码的逐步解析：

• 首先，创建了一个每秒触发的定时器，确保函数周期结束后清理定时器，我们应该加上 defer ticker.Stop()
• 然后，创建一个在 5 秒后超时的上下文。cancelFunc 被用于在退出前清理上下文。
• 接着，在一个新的 goroutine 中，select 语句用于监听两个通道：定时器的通道 (ticker.C) 和超时上下文的完成通道 (timeout.Done())。当定时器每秒触发时，会打印出消息。当上下文超时（即 5 秒过后），打印出超时信息，并返回从而结束该 goroutine。
• 最后，主 goroutine 通过 time.Sleep(time.Second * 7) 等待 7 秒，以确保能够观察到定时器触发和超时事件的输出。

除了使用 select 语句监听 ticker.C 以外，我们还可以使用 for range 的形式进行监听：

for range ticker.C {}

需要注意的是，即使通过 Stop 方法停止 Ticker 定时器，其 C 通道不会被关闭。这意味着无论是通过 for select 还是 for range 去监听 ticker.C，我们需要使用其他机制来退出循环，例如使用 context 上下文。

方法详解

Reset

Reset(d Duration) 方法用于停止计时器并将其周期重置为指定的时间。下一个时间刻度将在新周期结束后生效。它接受一个 time.Duration 类型的参数 d，表示新的周期。该参数必须大于零；否则 Reset 方法内部将会 panic。

下面是代码示例：

// https://github.com/chenmingyong0423/blog/blob/master/tutorial-code/go/timer/ticker/reset.go
package main

import (
	"time"
)

func main() {
	ticker := time.NewTicker(5 * time.Second)
	defer ticker.Stop()

	// 重置定时器
	ticker.Reset(1 * time.Second)
	second := time.Now().Second()
	for t := range ticker.C {
		// 1s
		fmt.Printf("周期：%d 秒", t.Second()-second)
		break
	}
}

代码运行结果如下所示：

周期：1 秒

下面是代码的逐步解析：

• 首先，创建了一个每 5 秒触发一次的定时器 time.Ticker。
• 其次，使用 Reset 方法重置定时器的触发间隔。5 秒变成 1 秒。
• 最后通过一次循环，打印定时器的周期，预期结果为 1 秒。

Stop

Stop() 方法用于停止定时器。在 Stop 之后，将不再发送更多的 tick 给其通道 C。切记：Stop 操作不会关闭通道 C。

下面是代码示例：

// https://github.com/chenmingyong0423/blog/blob/master/tutorial-code/go/timer/ticker/stop.go
package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func main() {
	ticker := time.NewTicker(time.Second)
	quit := make(chan struct{}) // 创建一个退出通道

	go func() {
		for {
			select {
			case <-ticker.C:
				fmt.Println("定时器触发啦！")
			case <-quit:
				fmt.Println("协程停止啦！")
				return // 接收到退出信号，退出循环
			}
		}
	}()

	time.Sleep(time.Second * 3)
	ticker.Stop() // 停止定时器
	close(quit)   // 发送退出信号
	fmt.Println("定时器停止啦！")
}

代码运行结果如下所示：

定时器触发啦！
定时器触发啦！
定时器触发啦！
协程停止啦！
定时器停止啦！

• 首先，创建一个每秒触发一次的 time.Ticker 对象。同时，引入了一个类型为 chan struct{} 的退出通道 quit。这个通道将用于向运行中的 goroutine 发送停止信号。
• 其次，启动一个新的 goroutine。在这个 goroutine 中，使用 for-select 循环来监听两个事件：定时器的触发（case <-ticker.C）和退出信号（case <-quit）。每当定时器触发时，它会打印一条消息。如果收到退出信号，它会打印一条消息并退出循环。
• 接着，在主 goroutine 中，time.Sleep(time.Second * 3) 模拟了一段等待时间（3 秒），在这期间定时器会触发几次。
• 最后，主 goroutine 通过调用 Stop 方法停止定时器，然后关闭退出通道。goroutine 接收到退出信号后打印出一条消息并退出循环。

Stop 不会关闭其通道 C，因此我们需要借助其他方式（例如退出信号）来清理资源。

Timer 和 Ticker 的主要区别

用途：

• Timer 用于单次延迟执行任务。
• Ticker 重复执行任务。

行为特点：

• Timer 在设定的延迟时间过后触发一次，发送一个时间值到其通道。
• Ticker 按照设定的间隔周期性地触发，反复发送时间值到其通道。

可控性：

• Timer 可以被重置（Reset 方法）和停止（Stop 方法）。Reset 用于改变 Timer 的触发时间。
• Ticker 可以被重置（Reset 方法）和停止（Stop 方法）。Reset 用于改变 Ticker 触发的时间间隔。

结束操作：

• Timer 的 Stop 方法用于阻止 Timer 触发，如果 Timer 已经触发，Stop 不会从其通道中删除已发送的时间值。
• Ticker 的 Stop 方法用于停止 Ticker 的周期性触发，一旦停止，它不会再向通道发送新的值。

注意事项

• 无论是 Timer 还是 Ticker 定时器，调用 Stop 方法之后，并不会关闭它们的 C 通道。如果有其他的 goroutine 在监听这个通道，为避免潜在的内存泄漏，需要手动结束该 goroutine。通常，这种资源释放的问题可以通过使用 context 或通过关闭信号（利用 Channel 实现）来解决。
• 当 Ticker 定时器完成其任务后，为了防止内存泄漏，应调用 Stop 方法来释放相关资源。如果未及时停止 Ticker，可能导致资源持续占用。

小结

本文深入探讨了 Go 语言中的 Timer 和 Ticker 定时器，详细介绍了它们的创建方式、基本用法以及相关的方法等。此外，文章还概括了这两个定时器之间的主要区别，并强调了在使用过程中的注意事项。

在编写 Go 代码时，我们应根据不同的应用场景去选择合适的定时器。同时，我们应遵循良好的规范，特别是在定时器使用完毕后及时释放资源，对于避免潜在的内存泄漏问题尤为重要。

文章里的所有代码已上传至：github.com/chenmingyon...