golang中有关select的几个知识点

golang中的select语句格式如下

select { 
    case <-ch1:
        // 如果从 ch1 信道成功接收数据,则执行该分支代码
    case ch2 <- 1:
        // 如果成功向 ch2 信道成功发送数据,则执行该分支代码 
    default:
        // 如果上面都没有成功,则进入 default 分支处理流程 
}

可以看到select的语法结构有点类似于switch,但又有些不同。

select里的case后面并不带判断条件,而是一个信道的操作,不同于switch里的case,对于从其它语言转过来的开发者来说有些需要特别注意的地方。

golang 的 select 就是监听 IO 操作,当 IO 操作发生时,触发相应的动作每个case语句里必须是一个IO操作,确切的说,应该是一个面向channel的IO操作。

注:Go 语言的 select 语句借鉴自 Unix 的 select() 函数,在 Unix 中,可以通过调用 select() 函数来监控一系列的文件句柄,一旦其中一个文件句柄发生了 IO 动作,该 select() 调用就会被返回(C 语言中就是这么做的),后来该机制也被用于实现高并发的 Socket 服务器程序。Go 语言直接在语言级别支持 select关键字,用于处理并发编程中通道之间异步 IO 通信问题。

注意:如果 ch1 或者 ch2 信道都阻塞的话,就会立即进入 default 分支,并不会阻塞。但是如果没有 default 语句,则会阻塞直到某个信道操作成功为止。

知识点

  1. select语句只能用于信道的读写操作
  2. select中的case条件(非阻塞)是并发执行的,select会选择先操作成功的那个case条件去执行,如果多个同时返回,则随机选择一个执行,此时将无法保证执行顺序。对于阻塞的case语句会直到其中有信道可以操作,如果有多个信道可操作,会随机选择其中一个 case 执行
  3. 对于case条件语句中,如果存在信道值为nil的读写操作,则该分支将被忽略,可以理解为从select语句中删除了这个case语句
  4. 如果有超时条件语句,判断逻辑为如果在这个时间段内一直没有满足条件的case,则执行这个超时case。如果此段时间内出现了可操作的case,则直接执行这个case。一般用超时语句代替了default语句
  5. 对于空的select{},会引起死锁
  6. 对于for中的select{}, 也有可能会引起cpu占用过高的问题

下面列出每种情况的示例代码

1. select语句只能用于信道的读写操作

package main

import "fmt"

func main() {
	size := 10
	ch := make(chan int, size)
	for i := 0; i < size; i++ {
		ch <- 1
	}

	ch2 := make(chan int, size)
	for i := 0; i < size; i++ {
		ch2 <- 2
	}

	ch3 := make(chan int, 1)

	select {
	case 3 == 3:
		fmt.Println("equal")
	case v := <-ch:
		fmt.Print(v)
	case b := <-ch2:
		fmt.Print(b)
	case ch3 <- 10:
		fmt.Print("write")
	default:
		fmt.Println("none")
	}
}

语句会报错

prog.go:20:9: 3 == 3 evaluated but not used
prog.go:20:9: select case must be receive, send or assign recv

从错误信息里我们证实了第一点。

2. select中的case语句是随机执行的

package main

import "fmt"

func main() {
	size := 10
	ch := make(chan int, size)
	for i := 0; i < size; i++ {
		ch <- 1
	}

	ch2 := make(chan int, size)
	for i := 0; i < size; i++ {
		ch2 <- 2
	}

	ch3 := make(chan int, 1)

	select {
	case v := <-ch:
		fmt.Print(v)
	case b := <-ch2:
		fmt.Print(b)
	case ch3 <- 10:
		fmt.Print("write")
	default:
		fmt.Println("none")
	}
}

多次执行的话,会随机输出不同的值,分别为1,2,write。这是因为ch和ch2是并发执行会同时返回数据,所以会随机选择一个case执行,。但永远不会执行default语句,因为上面的三个case都是可以操作的信道。

3. 对于case条件语句中,如果存在通道值为nil的读写操作,则该分支将被忽略

package main

import "fmt"

func main() {
	var ch chan int
    // ch = make(chan int)
	
	go func(c chan int) {
		c <- 100
	}(ch)

	select {
	case <-ch:
		fmt.Print("ok")

	}
}

报错

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

goroutine 1 [select (no cases)]:
main.main()
	/tmp/sandbox488456896/main.go:14 +0x60

goroutine 5 [chan send (nil chan)]:
main.main.func1(0x0, 0x1043a070)
	/tmp/sandbox488456896/main.go:10 +0x40
created by main.main
	/tmp/sandbox488456896/main.go:9 +0x40

可以看到 “goroutine 1 [select (no cases)]” ,虽然写了case条件,但操作的是nil通道,被优化掉了。
要解决这个问题,只能使用make()进行初始化才可以。

4. 超时用法

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func main() {
	ch := make(chan int)
	go func(c chan int) {
		// 修改时间后,再查看执行结果
		time.Sleep(time.Second * 1)
		ch <- 1
	}(ch)

	select {
	case v := <-ch:
		fmt.Print(v)
	case <-time.After(2 * time.Second): // 等待 2s
		fmt.Println("no case ok")
	}

	time.Sleep(time.Second * 10)
}


我们通过修改上面的时等待时间可以看到,如果等待时间超出<2秒,则输出1,否则打印“no case ok”

5. 空select{}

package main

func main() {
	select {}
}

打印内容

6. for中的select 引起的CPU过高的问题

package main

import (
	"runtime"
	"time"
)

func main() {
	quit := make(chan bool)
	for i := 0; i != runtime.NumCPU(); i++ {
		go func() {
			for {
				select {
				case <-quit:
					break
				default:
				}
			}
		}()
	}

	time.Sleep(time.Second * 15)
	for i := 0; i != runtime.NumCPU(); i++ {
		quit <- true
	}
}

上面这段代码会把所有CPU都跑满,原因就就在select的用法上。

一般来说,我们用select监听各个case的IO事件,每个case都是阻塞的。上面的例子中,我们希望select在获取到quit通道里面的数据时立即退出循环,但由于他在for{}里面,在第一次读取quit后,仅仅退出了select{},并未退出for,所以下次还会继续执行select{}逻辑,此时永远是执行default,直到quit通道里读到数据,否则会一直在一个死循环中运行,即使放到一个goroutine里运行,也是会占满所有的CPU。

解决方法就是把default去掉即可,这样select就会一直阻塞在quit通道的IO上, 当quit有数据时,就能够随时响应通道中的信息。可参考:https://blog.haohtml.com/archives/20017

扩展阅读

chan 的单向通道