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select的底层实现

select为golang提供了channel的多路IO复用机制，和其他IO多路复用一样，用于检测是否有读写事件就绪。

实现原理

golang实现select的时候，实际为每一个case语句定义了一个数据结构，select语句块执行的时候，实际上可以类比成一个case数组处理的代码块(或者函数)，然后程序流程转到选中的case块。

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：

type scase struct {
    c       *hchan          
    kind    uint16
    elem    unsafe.Pointer  
}

scase.c表示当前case语句操作的chan指针，这也表明一个case只能监听一个chan。

scase.kind表示当前的chan是可读还是可写channel或者是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；

实现逻辑

源码包src/runtime/select.go：selectgo()定义了select选择case的函数

// 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 {<br>
}

其中数据结构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总数。

  • hselect.pollorder是保存scase的随机后的序列。以达到随机检测case的目的。

  • hselect.lockorder是保存的channel地址。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。

  • selectgo返回int，表示选中的scase，也就是ready的channel index。

该函数执行逻辑大致如下：

  1. 锁定scase语句中所有的channel

  2. 按照随机顺序检测scase中的channel是否ready

  • 如果case可读，则读取channel中数据，解锁所有的channel，然后返回(case index)

  • 如果case可写，则将数据写入channel，解锁所有的channel，然后返回(case index)

  • 所有case都未ready，则解锁所有的channel，然后返回（default index）

  1. 所有case都未ready，且没有default语句

  • 将当前协程加入到所有channel的等待队列

  • 当将协程转入阻塞，等待被唤醒

  1. 唤醒后返回channel对应的case index

  • 如果是读操作，解锁所有的channel，然后返回(case index)

  • 如果是写操作，解锁所有的channel，然后返回(case index)