tezhongbing · 202浏览 · 发布于2022-12-31
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。本文将从源码角度带大家了解一下select的使用，需要的可以参考一下
背景
golang 中主推 channel 通信。单个 channel 的通信可以通过一个goroutine往 channel 发数据，另外一个从channel取数据进行。这是阻塞的，因为要想顺利执行完这个步骤，需要 channel 准备好才行，准备好的条件如下:
1.发送
缓存有空间(如果是有缓存的 channel)
有等待接收的 goroutine
2.接收
缓存有数据(如果是有缓存的 channel)
有等待发送的 goroutine
对channel实际使用中还有如下两个需求，这个时候就需要select了。
同时监听多个channel
在没有channel准备好的时候，也可以往下执行。
select 流程
1.空select。作用是阻塞当前goroutine。不要用for{}来阻塞goroutine，因为会占用cpu。而select{}不会，因为当前goroutine不会再被调度。
if len(cases) == 0 {
block()
}2.配置好poll的顺序。由于是同时监听多个channel的发送或者接收，所以需要按照一定的顺序查看哪个channel准备好了。如果每次采用select中的顺序查看channel是否准备好了，那么只要在前面的channel准备好的足够快，那么会造成后面的channel即使准备好了，也永远不会被执行。打乱顺序的逻辑如下，采用了洗牌算法\color{red}{洗牌算法}洗牌算法，注意此过程中会过滤掉channel为nil的case。\color{red}{注意此过程中会过滤掉 channel 为 nil 的 case。}注意此过程中会过滤掉channel为nil的case。
// generate permuted order
norder := 0
for i := range scases {
cas := &scases[i]
// Omit cases without channels from the poll and lock orders.
if cas.c == nil {
cas.elem = nil // allow GC
continue
}
j := fastrandn(uint32(norder + 1))
pollorder[norder] = pollorder[j]
pollorder[j] = uint16(i)
norder++
}3.配置好lock的顺序。由于可能会修改channel中的数据，所以在打算往channel中发送数据或者从channel接收数据的时候，需要锁住 channel。而一个channel可能被多个select监听，如果两个select对两个channel A和B，分别按照顺序A, B和B,A上锁，是可能会造成死锁的，导致两个select都执行不下去。
所以select中锁住channel的顺序至关重要，解决方案是按照channel的地址的顺序锁住channel。因为在两个select中channel有交集的时候，都是按照交集中channel的地址顺序锁channel。
实际排序代码如下，采用堆排序算法\color{red}{堆排序算法}堆排序算法按照channel的地址从小到大对channel进行排序。
// sort the cases by Hchan address to get the locking order.
// simple heap sort, to guarantee n log n time and constant stack footprint.
for i := range lockorder {
j := i
// Start with the pollorder to permute cases on the same channel.
c := scases[pollorder[i]].c
for j > 0 && scases[lockorder[(j-1)/2]].c.sortkey() < c.sortkey() {
k := (j - 1) / 2
lockorder[j] = lockorder[k]
j = k
}
lockorder[j] = pollorder[i]
}
for i := len(lockorder) - 1; i >= 0; i-- {
o := lockorder[i]
c := scases[o].c
lockorder[i] = lockorder[0]
j := 0
for {
k := j*2 + 1
if k >= i {
break
}
if k+1 < i && scases[lockorder[k]].c.sortkey()
< scases[lockorder[k+1]].c.sortkey() {
k++
}
if c.sortkey() < scases[lockorder[k]].c.sortkey() {
lockorder[j] = lockorder[k]
j = k
continue
}
break
}
lockorder[j] = o
}4.锁住select中的所有channel。要查看channel中的数据了。
// lock all the channels involved in the select sellock(scases, lockorder)
5.第一轮查看是否已有准备好的channel。如果有直接发送数据到channel或者从channel接收数据。注意select的channel切片中，前面部分是从channel接收数据的case，后半部分是往channel发送数据的case。
按照pollorder顺序查看是否有channel准备好了。
for _, casei := range pollorder {
casi = int(casei)
cas = &scases[casi]
c = cas.c
if casi >= nsends {
sg = c.sendq.dequeue()
if sg != nil {
goto recv
}
if c.qcount > 0 {
goto bufrecv
}
if c.closed != 0 {
goto rclose
}
} else {
if raceenabled {
racereadpc(c.raceaddr(), casePC(casi), chansendpc)
}
if c.closed != 0 {
goto sclose
}
sg = c.recvq.dequeue()
if sg != nil {
goto send
}
if c.qcount < c.dataqsiz {
goto bufsend
}
}
}6.直接执行default分支
if !block {
selunlock(scases, lockorder)
casi = -1
goto retc
}7.第二轮遍历channel。创建sudog把当前goroutine放到每个channel的等待列表中去，等待channel准备好时被唤醒。
// pass 2 - enqueue on all chans
gp = getg()
if gp.waiting != nil {
throw("gp.waiting != nil")
}
nextp = &gp.waiting
for _, casei := range lockorder {
casi = int(casei)
cas = &scases[casi]
c = cas.c
sg := acquireSudog()
sg.g = gp
sg.isSelect = true
// No stack splits between assigning elem and enqueuing
// sg on gp.waiting where copystack can find it.
sg.elem = cas.elem
sg.releasetime = 0
if t0 != 0 {
sg.releasetime = -1
}
sg.c = c
// Construct waiting list in lock order.
*nextp = sg
nextp = &sg.waitlink
if casi < nsends {
c.sendq.enqueue(sg)
} else {
c.recvq.enqueue(sg)
}
}8.等待被唤醒。其中gopark的时候会释放对所有channel占用的锁。
// wait for someone to wake us up gp.param = nil // Signal to anyone trying to shrink our stack that we're about // to park on a channel. The window between when this G's status // changes and when we set gp.activeStackChans is not safe for // stack shrinking. atomic.Store8(&gp.parkingOnChan, 1) gopark(selparkcommit, nil, waitReasonSelect, traceEvGoBlockSelect, 1) gp.activeStackChans = false
9.被唤醒
锁住所有channel
清理当前goroutine的等待sudog
找到是被哪个channel唤醒的，并清理每个channel上当前的goroutine对应的sudog
sellock(scases, lockorder)
gp.selectDone = 0
sg = (*sudog)(gp.param)
gp.param = nil
// pass 3 - dequeue from unsuccessful chans
// otherwise they stack up on quiet channels
// record the successful case, if any.
// We singly-linked up the SudoGs in lock order.
casi = -1
cas = nil
caseSuccess = false
sglist = gp.waiting
// Clear all elem before unlinking from gp.waiting.
for sg1 := gp.waiting; sg1 != nil; sg1 = sg1.waitlink {
sg1.isSelect = false
sg1.elem = nil
sg1.c = nil
}
gp.waiting = nil
for _, casei := range lockorder {
k = &scases[casei]
if sg == sglist {
// sg has already been dequeued by the G that woke us up.
casi = int(casei)
cas = k
caseSuccess = sglist.success
if sglist.releasetime > 0 {
caseReleaseTime = sglist.releasetime
}
} else {
c = k.c
if int(casei) < nsends {
c.sendq.dequeueSudoG(sglist)
} else {
c.recvq.dequeueSudoG(sglist)
}
}
sgnext = sglist.waitlink
sglist.waitlink = nil
releaseSudog(sglist)
sglist = sgnext
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