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Golang信号处理实战

ai 2025/8/17 13:29:40

Go `os/signal` 入门与实战

1. 为什么需要信号处理

在类 Unix 系统中，信号（Signal）是一种异步通知机制，内核通过它告诉进程发生了某种事件，比如：

终止进程：SIGTERM（kill 发送的默认信号）、SIGINT（Ctrl+C）
挂起/恢复：SIGTSTP（Ctrl+Z）
重新加载配置：SIGHUP
自定义信号：SIGUSR1、SIGUSR2

如果不处理，进程会使用 默认行为（可能直接退出）。
而 os/signal 包让我们在用户态捕获这些信号，并执行自定义逻辑（比如优雅退出、保存状态、重载配置等）。

2. 核心 API

函数	功能	常见用途
`Notify(c chan<- os.Signal, sig ...os.Signal)`	将指定信号转发到 `c`	订阅信号
`Stop(c chan<- os.Signal)`	停止向 `c` 转发信号	取消订阅
`Ignore(sig ...os.Signal)`	忽略信号（不再转发给程序）	屏蔽特定信号
`Reset(sig ...os.Signal)`	恢复信号默认行为	信号处理恢复默认
`NotifyContext(ctx, sig...)`	返回会在收到信号时自动 cancel 的 Context	优雅退出

3. 基本使用

示例：监听 `SIGINT`（Ctrl+C）和 `SIGTERM`（kill）

package mainimport ("fmt""os""os/signal""syscall"
)func main() {sigChan := make(chan os.Signal, 1)// 订阅两个信号signal.Notify(sigChan, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)fmt.Println("程序启动，等待信号...")sig := <-sigChan // 阻塞等待fmt.Println("收到信号：", sig)fmt.Println("执行清理逻辑...")// 这里做关闭文件、断开连接等操作fmt.Println("程序退出")
}

运行：

go run main.go
# Ctrl+C 或 kill PID 会触发信号

4. 使用 `NotifyContext` 优雅退出

Go 1.16+ 引入的 NotifyContext 结合 context 让信号处理更简洁。

package mainimport ("context""fmt""os/signal""syscall""time"
)func main() {ctx, stop := signal.NotifyContext(context.Background(),syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)defer stop()fmt.Println("程序启动，等待信号...")// 模拟业务协程go func() {for {select {case <-ctx.Done():fmt.Println("业务收到退出信号，清理中...")time.Sleep(1 * time.Second)fmt.Println("业务清理完成")returndefault:fmt.Println("业务运行中...")time.Sleep(2 * time.Second)}}}()<-ctx.Done() // 阻塞，直到信号触发fmt.Println("主程序退出")
}

好处：

自动取消 context
不用自己建 channel
多个 goroutine 可同时感知退出

在这里插入图片描述

5. 高级用法

5.1 忽略信号

signal.Ignore(syscall.SIGPIPE) // 忽略管道断开

5.2 动态取消订阅

signal.Stop(sigChan) // 取消 channel 的订阅

5.3 同时监听多个信号

signal.Notify(sigChan) // 不指定信号时，监听所有信号

不推荐监听全部信号，可能会拦截 SIGKILL、SIGSTOP 等无法处理的信号。

6. 原理机制

简化版流程：

Notify 注册信号 → 调用 runtime 的 enableSignal(n)。
runtime 捕获信号后调用 process()。
process 遍历所有 channel handler，非阻塞发送信号。
Stop 时调用 disableSignal(n)，等待 runtime 信号队列清空（signalWaitUntilIdle()）。

特点：

非阻塞投递：channel 必须有缓冲，否则可能丢信号。
引用计数：多个 channel 可监听同一信号，ref=0 时才会真正停止捕获。
bitmask 存储：handler 用 bit 位记录关注的信号，内存占用小。

7. 最佳实践

总是用缓冲 channel
```
make(chan os.Signal, 1)
```
避免信号丢失。
优雅退出而不是强杀
在 SIGTERM 里做清理，配合 context 实现安全收尾。
避免监听全部信号
只订阅需要的信号，避免影响系统默认行为。
多 goroutine 协同
用 NotifyContext 让所有协程通过 <-ctx.Done() 感知退出。
容器化部署必备
Docker 默认用 SIGTERM 停止容器，业务代码应处理此信号。

8. 实战案例：优雅关闭 HTTP 服务器

package mainimport ("context""fmt""net/http""os/signal""syscall""time"
)func main() {srv := &http.Server{Addr: ":8080"}// 启动 HTTP 服务go func() {fmt.Println("HTTP 服务启动在 :8080")if err := srv.ListenAndServe(); err != nil && err != http.ErrServerClosed {fmt.Println("HTTP 服务器出错:", err)}}()// 信号监听ctx, stop := signal.NotifyContext(context.Background(),syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM)defer stop()<-ctx.Done() // 等待信号fmt.Println("收到退出信号，正在关闭服务器...")// 设置超时的优雅关闭shutdownCtx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second)defer cancel()if err := srv.Shutdown(shutdownCtx); err != nil {fmt.Println("服务器关闭错误:", err)}fmt.Println("服务器已优雅退出")
}