992-Golang的select原理

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

本章试图根据源码总结其实现原理，从而发现一些使用误区或解释一些不太常见的现象。

题目1

下面的程序输出是什么？


程序中声明两个channel，分别为chan1和chan2，依次启动两个协程，分别向两个channel中写入一个数据就进入 睡眠。select语句两个case分别检测chan1和chan2是否可读，如果都不可读则执行default语句。

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，以下三种输出都有可能：

题目2

下面的程序执行到select时会发生什么？


程序中声明两个channel，分别为chan1和chan2，依次启动两个协程，协程会判断一个bool类型的变量 writeFlag来决定是否要向channel中写入数据，由于writeFlag永远为false，所以实际上协程什么也没做。 select语句两个case分别检测chan1和chan2是否可读，这个select语句不包含default语句。

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。

题目3

下面程序有什么问题？


程序中声明两个channel，分别为chan1和chan2，依次启动两个协程，协程分别关闭两个channel。select语句 两个case分别检测chan1和chan2是否可读，这个select语句不包含default语句。

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。

题目4

下面程序会发生什么？

上面程序中只有一个空的select语句。
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，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

源码包 src/runtime/select.go:scase 定义了表示case语句的数据结构：

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：

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：

1. int： 选中case的编号，这个case编号跟代码一致
2. 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：

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