golang学习之--select--case 原理【转载】

Go 的select语句是一种仅能用于channl发送和接收消息的专用语句，此语句运行期间是阻塞的；当select中没有case语句的时候，会阻塞当前的groutine。所以，有人也会说select是用来阻塞监听goroutine的。
还有人说：select是Golang在语言层面提供的I/O多路复用的机制，其专门用来检测多个channel是否准备完毕：可读或可写。

以上说法都正确。

<h2>I/O多路复用</h2>

我们来回顾一下是什么是<code>I/O多路复用</code>。

<h3>普通多线程（或进程）I/O</h3>

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每来一个进程，都会建立连接，然后阻塞，直到接收到数据返回响应。
普通这种方式的缺点其实很明显：系统需要创建和维护额外的线程或进程。因为大多数时候，大部分阻塞的线程或进程是处于等待状态，只有少部分会接收并处理响应，而其余的都在等待。系统为此还需要多做很多额外的线程或者进程的管理工作。

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为了解决图中这些多余的线程或者进程，于是有了"I/O多路复用"

<h3>I/O多路复用</h3>

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每个线程或者进程都先到图中”装置“中注册，然后阻塞，然后只有一个线程在”运输“，当注册的线程或者进程准备好数据后，”装置“会根据注册的信息得到相应的数据。从始至终kernel只会使用图中这个黄黄的线程，无需再对额外的线程或者进程进行管理，提升了效率。

<h2>select组成结构</h2>

select的实现经历了多个版本的修改，当前版本为：1.11
select这个语句底层实现实际上主要由两部分组成：<code>case语句</code>和<code>执行函数</code>。
源码地址为：/go/src/runtime/select.go

每个case语句，单独抽象出以下结构体：

 

<pre><code>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 } </code></pre>

结构体可以用下图表示：

 

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其中比较关键的是：<code>hchan</code>，它是channel的指针。
在一个select中，所有的case语句会构成一个<code>scase</code>结构体的数组。

 

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然后执行select语句实际上就是调用<code>func selectgo(cas0 *scase, order0 *uint16, ncases int) (int, bool)</code>函数。

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<code>func selectgo(cas0 *scase, order0 *uint16, ncases int) (int, bool)</code>函数参数：

<ul><li>cas0 为上文提到的case语句抽象出的结构体<code>scase</code>数组的第一个元素地址</li><li>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。</li><li>nncases表示<code>scase</code>数组的长度</li></ul>

<code>selectgo</code>返回所选scase的索引(该索引与其各自的select {recv，send，default}调用的序号位置相匹配)。此外，如果选择的scase是接收操作(recv)，则返回是否接收到值。

谁负责调用<code>func selectgo(cas0 *scase, order0 *uint16, ncases int) (int, bool)</code>函数呢？

在<code>/reflect/value.go</code>中有个<code>func rselect([]runtimeSelect) (chosen int, recvOK bool)</code>函数，此函数的实现在<code>/runtime/select.go</code>文件中的<code>func reflect_rselect(cases []runtimeSelect) (int, bool)</code>函数中:

 

<pre><code>func reflect_rselect(cases []runtimeSelect) (int, bool) { //如果cases语句为空，则阻塞当前groutine if len(cases) == 0 { block() } //实例化case的结构体 sel := make([]scase, len(cases)) order := make([]uint16, 2*len(cases)) for i := range cases { rc := &cases[i] switch rc.dir { case selectDefault: sel[i] = scase{kind: caseDefault} case selectSend: sel[i] = scase{kind: caseSend, c: rc.ch, elem: rc.val} case selectRecv: sel[i] = scase{kind: caseRecv, c: rc.ch, elem: rc.val} } if raceenabled || msanenabled { selectsetpc(&sel[i]) } } return selectgo(&sel[0], &order[0], len(cases)) } </code></pre>

那谁调用的<code>func rselect([]runtimeSelect) (chosen int, recvOK bool)</code>呢？
在<code>/refect/value.go</code>中，有一个<code>func Select(cases []SelectCase) (chosen int, recv Value, recvOK bool)</code>的函数，其调用了<code>rselect</code>函数，并将最终Go中select语句的返回值的返回。

以上这三个函数的调用栈按顺序如下：

<ul><li><code>func Select(cases []SelectCase) (chosen int, recv Value, recvOK bool)</code></li><li><code>func rselect([]runtimeSelect) (chosen int, recvOK bool)</code></li><li><code>func selectgo(cas0 *scase, order0 *uint16, ncases int) (int, bool)</code></li></ul>

这仨函数中无论是返回值还是参数都大同小异，可以简单粗暴的认为：函数参数传入的是case语句，返回值返回被选中的case语句。
那谁调用了<code>func Select(cases []SelectCase) (chosen int, recv Value, recvOK bool)</code>呢？
可以简单的认为是系统了。
来个简单的图：

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前两个函数<code>Select</code>和<code>rselect</code>都是做了简单的初始化参数，调用下一个函数的操作。select真正的核心功能，是在最后一个函数<code>func selectgo(cas0 *scase, order0 *uint16, ncases int) (int, bool)</code>中实现的。

<h3>selectgo函数做了什么</h3>

打乱传入的case结构体顺序

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锁住其中的所有的channel

 

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遍历所有的channel，查看其是否可读或者可写

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如果其中的channel可读或者可写，则解锁所有channel，并返回对应的channel数据

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假如没有channel可读或者可写，但是有default语句，则同上:返回default语句对应的scase并解锁所有的channel。

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假如既没有channel可读或者可写，也没有default语句，则将当前运行的groutine阻塞，并加入到当前所有channel的等待队列中去。

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然后解锁所有channel，等待被唤醒。

 

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此时如果有个channel可读或者可写ready了，则唤醒，并再次加锁所有channel，

 

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遍历所有channel找到那个对应的channel和G，唤醒G，并将没有成功的G从所有channel的等待队列中移除。

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如果对应的scase值不为空，则返回需要的值，并解锁所有channel

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如果对应的scase为空，则循环此过程。

<h3>select和channel之间的关系</h3>

在想想select和channel做了什么事儿，我觉得和多路复用是一回事儿

 

到此这篇关于“golang学习之--select--case 原理【转载】”的文章就介绍到这了,更多文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持JQ教程网！

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