select

文章目录

• • select
  • • 前言
    • 热身
    • 实现原理
    • • case数据结构
      • select实现逻辑
      • • selectgo实现伪代码如下：
    • 总结

前言

• select是Golang在语言层面提供的多路IO复用的机制
• 可以检测多个channel是否ready(即是否可读或可写)
• 使用起来非常方便

热身

// 下面的程序输出是什么？
func main() {
	chan1 := make(chan int)
	chan2 := make(chan int)

	go func() {
		chan1 <- 1
		time.Sleep(5 * time.Second)
	}()
	go func() {
		chan2 <- 1
		time.Sleep(5 * time.Second)
	}()

	select {
	case <-chan1:
		fmt.Println("chan1 ready.")
	case <-chan2:
		fmt.Println("chan2 ready.")
	default:
		fmt.Println("default")
	}
	fmt.Println("main exit.")
}

// 参考答案：select中各个case执行顺序是随机的，如果某个case中的channel已经ready，则执行相应的语句并退出select流程
// 如果所有case中的channel都未ready
//		则执行default中的语句
//		然后退出select流程
// 另外，由于启动的协程和select语句并不能保证执行顺序，所以也有可能select执行时协程还未向channel中写入数据，
// 所以select直接执行default语句并退出。所以，三种输出都有可能



// 下面的程序执行到select时会发生什么？
func main() {
	chan1 := make(chan int)
	chan2 := make(chan int)

	writeFlag := false

	go func() {
		for {
			if writeFlag {
				chan1 <- 1
			}
			time.Sleep(time.Second)
		}
	}()

	go func() {
		for {
			if writeFlag {
				chan2 <- 1
			}
			time.Sleep(time.Second)
		}
	}()

	select {
	case <-chan1:
		fmt.Println("chan1 ready.")
	case <-chan2:
		fmt.Println("chan2 ready.")
	}
	fmt.Println("main exit.")
}
// 参考答案：select会按照随机的顺序检测各case语句中channel是否ready
// 如果某个case中的channel已经ready，则执行相应的case语句
// 然后退出select流程
// 如果所有的channel都未ready且没有default的话
// 则会阻塞等待各个channel。
// 所以上述程序会一直阻塞。




// 下面程序有什么问题?
func main() {
	chan1 := make(chan int)
	chan2 := make(chan int)

	go func() {
		close(chan1)
	}()

	go func() {
		close(chan2)
	}()

	select {
	case <-chan1:
		fmt.Println("chan1 ready.")
	case <-chan2:
		fmt.Println("chan2 ready.")
	}
	fmt.Println("main exit.")
}
// 参考答案：
// select会按照随机的顺序检测各case语句中channel是否ready
// 考虑到已关闭的channel也是可读的，所以上述程序中select不会阻塞
// 具体执行哪个case语句具是随机的

// 下面程序会发生什么？
func main() {
	select {
	}
}
// 参考答案：
//	对于空的select语句，程序会被阻塞，准确的说是当前协程被阻塞
// 	同时Golang自带死锁检测机制，当发现当前协程再也没有机会被唤醒时，则会panic。
// 	所以上述程序会panic

实现原理

• Golang实现select时，定义了一个数据结构表示每个case语句(含defaut，default实际上是一种特殊的 case)
• select执行过程可以类比成一个函数
  • 输入case数组
  • 输出选中的case
  • 然后程序流程转到选中的 case块

case数据结构

• scase.c为当前case语句所操作的channel指针，这也说明了一个case语句只能操作一个channel。
• scase.kind 表示该case的类型
  • 分为读channel、写channel和default
  • 三种类型分别由常量定义
    • caseRecv：case语句中尝试读取scase.c中的数据
    • caseSend：case语句中尝试向scase.c中写入数据
    • caseDefault： default语句
• scase.elem表示缓冲区地址
  • 跟据scase.kind不同，有不同的用途：
    • scase.kind == caseRecv ： scase.elem表示读出channel的数据存放地址
    • scase.kind == caseSend ： scase.elem表示将要写入channel的数据存放地址；

select实现逻辑

// 源码包 src/runtime/select.go:selectgo() 定义了select选择case的函数：
func selectgo(cas0 *scase, order0 *uint16, ncases int) (int, bool)

• 函数参数：

  • cas0为scase数组的首地址
    • selectgo()就是从这些scase中找出一个返回
  • order0为一个两倍cas0数组长度的buffer
    • 保存scase随机序列pollorder
    • 和scase中channel地址序列 lockorder
      • pollorder：每次selectgo执行都会把scase序列打乱，以达到随机检测case的目的
      • lockorder：所有case语句中channel序列，以达到去重防止对channel加锁时重复加锁的目的
  • ncases表示scase数组的长度

• 函数返回值：

  • int： 选中case的编号
    • 这个case编号跟代码一致
  • bool: 是否成功从channle中读取了数据
    • 如果选中的case是从channel中读数据
      • 则该返回值表示是否读 取成功。

selectgo实现伪代码如下：

func selectgo(cas0 *scase, order0 *uint16, ncases int) (int, bool) {
	//1. 锁定scase语句中所有的channel
	//2. 按照随机顺序检测scase中的channel是否ready
	// 		2.1 如果case可读，则读取channel中数据，解锁所有的channel，然后返回(case index, true)
	// 		2.2 如果case可写，则将数据写入channel，解锁所有的channel，然后返回(case index, false)
	// 		2.3 所有case都未ready，则解锁所有的channel，然后返回（default index, false）
	//3. 所有case都未ready，且没有default语句
	// 		3.1 将当前协程加入到所有channel的等待队列
	// 		3.2 将当前协程转入阻塞，等待被唤醒
	//4. 唤醒后返回channel对应的case index
	// 		4.1 如果是读操作，解锁所有的channel，然后返回(case index, true)
	// 		4.2 如果是写操作，解锁所有的channel，然后返回(case index, false)
}

• 特别说明：
  • 对于读channel的case来说，如 case elem, ok := <-chan1: ,
    • 如果channel有可能被其他协程关闭的情 况下
    • 一定要检测读取是否成功
    • 因为close的channel也有可能返回
    • 此时ok == false

总结

• select语句中除default外，每个case操作一个channel，要么读要么写
• select语句中除default外，各case执行顺序是随机的
• select语句中如果没有default语句，则会阻塞等待任一case
• select语句中读操作要判断是否成功读取，关闭的channel也可以读取