概述
在go语言中，select语句就是用来监听和channel有关的IO操作，当IO操作发生时，触发相应的case操作，有了select语句，可以实现main主线程与goroutine线程之间的互动。需要的朋友可以参考以下内容，希望对大家有帮助。
select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(包含default，default实际上是一种特殊的case)，select执行过程可以看成一个函数，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。
执行流程
在默认的情况下，select 语句会在编译阶段经过如下过程的处理：
- 将所有的
case转换成包含Channel以及类型等信息的 scase 结构体； - 调用运行时函数
selectgo获取被选择的scase结构体索引，如果当前的scase是一个接收数据的操作，还会返回一个指示当前case是否是接收的布尔值； - 通过
for循环生成一组if语句，在语句中判断自己是不是被选中的case。
case数据结构
select控制结构中case使用了scase结构体来表示，源码包src/runtime/select.go:scase定义了表示case语句的数据结构：
type scase struct {
c *hchan
elem unsafe.Pointer
kind uint16
pc uintptr
releasetime int64
}
scase.c：由于非default的case中都与channel的发送和接收数据有关，所以在scase结构体中也包含一个c字段用于存储case中使用的channel，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：
const (
caseNil = iota
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:用于接收或者发送数据的变量地址，根据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；
执行select
在运行期间会调用selectgo()函数，这个函数主要作用是从select控制结构中的多个case中选择一个需要执行的case，随后的多个 if 条件语句就会根据 selectgo() 的返回值执行相应的语句。
运行时源码包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) {
cas1 := (*[1 << 16]scase)(unsafe.Pointer(cas0))
order1 := (*[1 << 17]uint16)(unsafe.Pointer(order0))
scases := cas1[:ncases:ncases]
pollorder := order1[:ncases:ncases]
lockorder := order1[ncases:][:ncases:ncases]
for i := range scases {
cas := &scases[i]
if cas.c == nil && cas.kind != caseDefault {
*cas = scase{}
}
}
for i := 1; i < ncases; i++ {
j := fastrandn(uint32(i + 1))
pollorder[i] = pollorder[j]
pollorder[j] = uint16(i)
}
// sort the cases by Hchan address to get the locking order.
// ...
sellock(scases, lockorder)
// ...
}
selectgo 函数首先会进行执行一些初始化操作，也就是决定处理 case 的两个顺序，其中一个是 pollOrder 另一个是 lockOrder。
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。
循环
当 select 语句确定了轮询和锁定的顺序并锁定了所有的 Channel 之后就会开始进入 select的主循环，查找或者等待 Channel 准备就绪，循环中会遍历所有的 case 并找到需要被唤起的sudog 结构体。
func selectgo(cas0 *scase, order0 *uint16, ncases int) (int, bool) {
// ...
gp = getg()
nextp = &gp.waiting
for _, casei := range lockorder {
casi = int(casei)
cas = &scases[casi]
if cas.kind == caseNil {
continue
}
c = cas.c
sg := acquireSudog()
sg.g = gp
sg.isSelect = true
sg.elem = cas.elem
sg.c = c
*nextp = sg
nextp = &sg.waitlink
switch cas.kind {
case caseRecv:
c.recvq.enqueue(sg)
case caseSend:
c.sendq.enqueue(sg)
}
}
gp.param = nil
gopark(selparkcommit, nil, waitReasonSelect, traceEvGoBlockSelect, 1)
// ...
}
在这段循环的代码中，我们会分四种不同的情况处理 select 中的多个 case：
caseNil — 当前 case 不包含任何的 Channel，就直接会被跳过；
caseRecv — 当前 case 会从 Channel 中接收数据；
- 如果当前
Channel的sendq上有等待的Goroutine就会直接跳到recv标签所在的代码段，从Goroutine中获取最新发送的数据； - 如果当前
Channel的缓冲区不为空就会跳到bufrecv标签处从缓冲区中获取数据； - 如果当前
Channel已经被关闭就会跳到rclose做一些清除的收尾工作；
caseSend — 当前 case 会向 Channel 发送数据；
- 如果当前
Channel已经被关闭就会直接跳到rclose代码段； - 如果当前
Channel的recvq上有等待的Goroutine就会跳到send代码段向Channel直接发送数据；
caseDefault — 表示默认情况，如果循环执行到了这种情况就表示前面的所有case 都没有被执行，所以这里会直接解锁所有的 Channel 并退出 selectgo 函数，这时也就意味着当前 select 结构中的其他收发语句都是非阻塞的。
总结
通过以上内容我们简单的了解了select结构的执行过程与实现原理，首先在编译期间，Go 语言会对 select 语句进行优化， 对于空的select语句会直接转换成block函数的调用，直接挂起当前Goroutine，如果select语句中只包含一个case，就会被转换成if ch == nil {block}; n; 表达式。然后执行case结构体中内容。
在运行时会执行selectgo函数，随机生成一个遍历的轮询顺序pollOrder并根据Channel地址生成一个用于遍历的锁定顺序lockOrder；然后根据pollOrder遍历所有的case查看是否有可以处理的Channel消息，如果有消息就直接获取case对应的索引并返回。如果没有消息就会创建sudog结构体，将当前 Goroutine 加入到所有相关 Channel 的sendq 和 recvq 队列中并调用 gopark 触发调度器的调度；
注意： 并不是所有的select控制结构都会走到selectgo，很多情况都会被直接优化调。
以上就是深入浅出Golang中select的实现原理的详细内容，更多关于Golang select原理的资料请关注脚本之家其它相关文章！