怎么使用Go语言实现时间轮

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1. 时间轮概述

时间轮是一种基于时间概念的循环缓冲区，可以将其视为一个圆形的缓冲区，其大小为m（2的幂次）。每次时间轮转动一个单位，例如1毫秒，所有缓冲区指向的内容也随之发生改变。在时间轮中，内部包含了许多标记、槽位和指针等。

时间轮的作用是实现定时任务调度。本质上，一个定时任务就是一个结构体，包含了任务的执行时间，任务的执行函数等信息。我们可以将这些定时任务挂在时间轮的相应槽位上，执行时间轮的定时调度。

2. Go语言实现时间轮

我们使用Go语言实现时间轮，可以通过以下三个struct实现：

type TimerTask struct {    expires   int64            //任务的到期时间    callback  func()          //任务需要执行的函数}type Timer struct {    interval  int64            //时间轮转动的间隔    slots     []*list.List    //所有的槽位    curPos    int             //当前槽位指针    tickCount int64           //时间轮当前tick}type Timewheel struct {    timer     *Timer          //指向Timer结构体的指针    quit      chan struct{}   //停止时间轮信号    waitGroup sync.WaitGroup  //同步等待}

我们在TimerTask结构体中保存了任务的执行时间，任务的执行函数等信息。在Timer结构体中，保存了时间轮转动的时间间隔、所有槽的列表、当前槽指针和当前tick数。在Timewheel结构体中，保存了时间轮的指针、停止时间轮的信号和同步等待。

时间轮的工作流程如下：

1）初始化Timer结构体，构建time列表。

2）使用addTimer函数将指定的定时任务添加到槽位中。

3）启动时间轮，任务被添加到槽位中的任务会根据指定的执行时间在相应的tick中执行。

下面我们详细介绍如何实现每个步骤。

1 初始化Timer结构体

为了初始化时间轮，我们需要在Timer结构体中创建一个包含m（tow的倍数）个槽位的列表，将所有任务都挂在相应的槽位上。为了在Go语言中实现列表，我们可以使用container/list包提供的链表类型，这个链表支持O（1）时间内添加、删除操作，非常适合用于时间轮。

type Timer struct {    interval  int64    slots     []*list.List    curPos    int    tickCount int64}func newTimer(interval int64, m int) *Timer {    l := make([]*list.List, m)    for i := 0; i < m; i++ {        l[i] = list.New()    }    return &Timer{        interval:  interval,        slots:     l,        curPos:    0,        tickCount: 0,    }}

2 添加定时任务

我们使用addTimer函数添加定时任务。该函数接受一个TimerTask结构体作为参数，并将其添加到时间轮的相应时间槽中。为了确保定时任务可以安排在正确的槽中，我们需要根据时间计算出该任务所处的槽位置，并将该任务添加到该槽的列表中。

func (tw *TimerWheel) AddTimer(task *TimerTask) {    if task.expires <= 0 {        return    }    pos, round := tw.timer.getPosAndRound(task.expires)    tw.timer.slots[pos].PushBack(task)    task.position = &Element{        round:       round,        position:    pos,        task:        task,        nextElement: nil,    }}

3 启动时间轮

使用Start函数启动时间轮。Start函数在当前进程中使用一个 goroutine，该goroutine会每次执行时间轮的tick操作，整个循环过程由for-select语句完成。在每个时间轮的tick中，我们将当前tick指向下一个槽，并迭代当前槽，执行其中保存的所有任务。

func (tw *TimerWheel) Start() {    defer close(tw.quit)    tw.timer.resetTickCount()    ticker := time.NewTicker(time.Duration(tw.timer.interval) * time.Millisecond)    defer ticker.Stop()    for {        select {        case <-tw.quit:            log.Println("time wheel is stop.")            return        case <-ticker.C:            tw.timer.curPos = (tw.timer.curPos + 1) & (tw.timer.slotNum() - 1)            tw.timer.tickCount++            l := tw.timer.slots[tw.timer.curPos]            tw.exec(l)        }    }}

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