golang的select實現原理剖析

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select為golang提供了多路IO復用機制，和其他IO復用一樣，用於檢測是否有讀寫事件是否ready。

本文將介紹一下golang的select的用法和實現原理。

實現原理

golang實現select的時候，實際上為每一個case語句定義了一個數據結構，select語句塊執行的時候，實際上可以類比成對一個case數組處理的代碼塊（或者函數），然后程序流程轉到選中的case塊。

case數據結構

源碼包src/runtime/select.go:scase定義了表示case語句的數據結構：

type scase struct {
	c           *hchan         // chan
	kind        uint16
	elem        unsafe.Pointer // data element
}

　　scase.c表示當前case語句操作的chan指針，這也表明一個case只能監聽一個chan。

　　scase.kind表示當前的chan是可讀還是可寫channel或者是default。三種類型分別由常量定義：

• caseRecv：case語句中嘗試讀取scase.c中的數據；
• caseSend：case語句中嘗試向scase.c中寫入數據；
• caseDefault： default語句

　　scase.elem表示緩沖區地址，跟據scase.kind不同，有不同的用途：

• scase.kind == caseRecv ： scase.elem表示讀出channel的數據存放地址；
• scase.kind == caseSend ： scase.elem表示將要寫入channel的數據存放地址；

select實現邏輯

源碼包src/runtime/select.go:selectgo()定義了select選擇case的函數：

// selectgo implements the select statement.
//
// *sel is on the current goroutine's stack (regardless of any
// escaping in selectgo).
//
// selectgo returns the index of the chosen scase, which matches the
// ordinal position of its respective select{recv,send,default} call.
func selectgo(sel *hselect) int {

}

　　其中數據結構hselect如下：

// Select statement header.
// Known to compiler.
// Changes here must also be made in src/cmd/internal/gc/select.go's selecttype.
type hselect struct {
	tcase     uint16   // total count of scase[]
	ncase     uint16   // currently filled scase[]
	pollorder *uint16  // case poll order
	lockorder *uint16  // channel lock order
	scase     [1]scase // one per case (in order of appearance)
}

hselect.tcase存的是scase總數。

hselect.pollorder是保存scase的隨機后的序列。以達到隨機檢測case的目的。

hselect.lockorder是保存的channel地址。所有case語句中channel序列，以達到去重防止對channel加鎖時重復加鎖的目的。

selectgo返回int，表示選中的scase，也就是ready的channel index。

該函數執行邏輯大致如下：

1. 鎖定scase語句中所有的channel

2. 按照隨機順序檢測scase中的channel是否ready

　　2.1 如果case可讀，則讀取channel中數據，解鎖所有的channel，然后返回(case index)

　　2.2 如果case可寫，則將數據寫入channel，解鎖所有的channel，然后返回(case index)

　　2.3 所有case都未ready，則解鎖所有的channel，然后返回（default index）

3. 所有case都未ready，且沒有default語句

　　 3.1 將當前協程加入到所有channel的等待隊列

 　　3.2 當將協程轉入阻塞，等待被喚醒

4. 喚醒后返回channel對應的case index

　　4.1 如果是讀操作，解鎖所有的channel，然后返回(case index)

　　4.2 如果是寫操作，解鎖所有的channel，然后返回(case index)