go select原理及使用场景

原理

select 控制结构中的 case

type scase struct {
	c    *hchan         // case中使用的channel
	elem unsafe.Pointer // 数据元素的指针
}

编译器在中间代码生成期间会根据 select 中 case 的不同对控制语句进行优化，优化逻辑会在

// src/cmd/compile/internal/walk/select.go:31
func walkSelectCases(cases []*ir.CommClause) []ir.Node {

会有下面 4 种情况：

1. select 不存在任何的 case；

   此时会执行：

   func block() {
   	gopark(nil, nil, waitReasonSelectNoCases, traceEvGoStop, 1) // forever
   }
   

   导致 goroutine 永远阻塞，但传入的 waitReasonSelectNoCases 会使 goroutine 报错并结束程序：

    go run main.go
   fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
   
   goroutine 1 [select (no cases)]:
   main.main()
           /Users/user/go/src/go-demo/select/main.go:4 +0x17
   exit status 2
   
   

2. select 只存在一个 case；

3. select 存在两个 case，其中一个 case 是 default；

   会变成 channel 的非阻塞收发操作：

   // 非阻塞收
   select {
   case <-ch:
   	println("case1")
   default:
   	println("default")
   }
   // 非阻塞发
   select {
   case ch <- 0:
   	println("case1")
   default:
   	println("default")
   }
   

4. select 存在多个 case；

案例

1. 类似 c 语言的多路复用，可以同时监听多个 channel。当有 channel 可读可写之前会一直阻塞

   package main
   
   import "time"
   
   func main() {
   	ch := make(chan int)
   	go func() {
   		// 每5秒往channel写数据
   		for range time.Tick(5 * time.Second) {
   			ch <- 0
   		}
   	}()
   
   	for {
   		select {
   		case <-ch: // 阻塞等，直到channel有数据
   			println("case1", time.Now().String())
   		}
   	}
   
   }
   

   执行结果：

   go run main.go
   case1 2022-08-14 22:14:07.59665 +0800 CST m=+5.001220053
   case1 2022-08-14 22:14:12.596649 +0800 CST m=+10.001247928
   case1 2022-08-14 22:14:17.595772 +0800 CST m=+15.000400037
   
   

2. case 中的表达式必须都是 channel 的收发操作

   package main
   
   import "time"
   
   func main() {
   	ch := make(chan int)
   	go func() {
   		for range time.Tick(5 * time.Second) {
   			ch <- 0
   		}
   	}()
   
   	for {
   		select {
   		case ch: // 此处会编译不通过
   			println("case1", time.Now().String())
   		}
   	}
   
   }
   

   执行结果：

   go run main.go
   # command-line-arguments
   ./main.go:15:3: select case must be receive, send or assign recv // 必须是收发的channel
   ./main.go:15:8: ch evaluated but not used
   
   

3. 当 select 中的两个 case 同时被触发时，会随机执行其中的一个

   package main
   
   import "time"
   
   func main() {
   	ch := make(chan int)
   	go func() {
   		for range time.Tick(time.Second) {
   			ch <- 0
   		}
   	}()
   
   	for {
   		select {
   		case <-ch:
   			println("case1")
   		case <-ch:
   			println("case2")
   		}
   	}
   
   }
   

   执行结果：

    go run main.go
   case1
   case1
   case1
   case1
   case1
   case1
   case2
   case1
   case2
   
   

   两个 case 都是同时满足执行条件的，如果我们按照顺序依次判断，那么后面的条件永远都会得不到执行，而随机的引入就是为了避免饥饿问题的发生

4. 如果 select 控制结构中包含 default 语句，当存在可以收发的 Channel 时，直接处理该 Channel 对应的 case，当不存在可以收发的 Channel 时，执行 default 中的语句

   package main
   
   import "time"
   
   func main() {
   	ch := make(chan int)
   	go func() {
   		for range time.Tick(time.Second * 2) {
   			ch <- 0
   		}
   	}()
   
   	for {
   		select {
   		case <-ch:
   			println("case1")
   		default:
   			time.Sleep(time.Second)
   			println("default")
   		}
   	}
   
   }
   

   执行结果：

   go run main.go
   default
   default
   case1
   default
   default
   case1