Go select使用与底层原理

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1. select的使用

select 是 Go 提供的 IO 多路复用机制,可以用多个 case 同时监听多个 channl 的读写状态:

  • case: 可以监听 channl 的读写信号
  • default:声明默认操作,有该字段的 select 不会阻塞
select {
case chan <-:
    // TODO
case <- chan:
    // TODO
default:
    // TODO
}

2. 底层原理

  1. 每一个 case 对应的 channl 都会被封装到一个结构体中;
  2. 当第一次执行到 select 时,会锁住所有的 channl 并且,打乱 case 结构体的顺序;
  3. 按照打乱的顺序遍历,如果有就绪的信号,就直接走对应 case 的代码段,之后跳出 select;
  4. 如果没有就绪的代码段,但是有 default 字段,那就走 default 的代码段,之后跳出 select;
  5. 如果没有 default,那就将当前 goroutine 加入所有 channl 的对应等待队列;
  6. 当某一个等待队列就绪时,再次锁住所有的 channl,遍历一遍,将所有等待队列中的 goroutine 取出,之后执行就绪的代码段,跳出select。

3. 数据结构

每一个 case 对应的数据结构如下:

type scase struct {
    c           *hchan         // chan
    elem        unsafe.Pointer // 读或者写的缓冲区地址
    kind        uint16   //case语句的类型,是default、传值写数据(channel <-) 还是  取值读数据(<- channel)
    pc          uintptr // race pc (for race detector / msan)
    releasetime int64
}

4. 几种常见 case

学习了 select 的使用与原理,我们就能更轻松地分辨不同情况下的输出情况了。

  1. case 1
package main

import (
  "fmt"
  "time"
)

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")
    case <- chan2:
      fmt.Println("chan2")
    default:
      fmt.Println("default")
  }
}

三种输出都有可能。

  1. case2
package main

import (
  "fmt"
  "time"
)

func main() {
  chan1 := make(chan int)
  chan2 := make(chan int)
  
  select {
    case <- chan1:
      fmt.Println("chan1")
    case <- chan2:
      fmt.Println("chan2")
  }
  fmt.Println("main exit.")
}

上述程序会一直阻塞。

  1. case3
package main

import (
  "fmt"
)

func main() {
  chan1 := make(chan int)
  chan2 := make(chan int)
  
  go func() {
    close(chan1)
  }()
  go func() {
    close(chan2)
  }()
  
  select {
    case <- chan1:
      fmt.Println("chan1")
    case <- chan2:
      fmt.Println("chan2")
  }
  fmt.Println("main exit.")
}

随机执行1或者2.

  1. case4
package main

func main() {
  select {
  }
}

对于空的 select 语句,程序会被阻塞,确切的说是当前协程被阻塞,同时 Go 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,则会发生 panic。所以上述程序会 panic。

本文正在参加技术专题18期-聊聊Go语言框架