讲透Go中的并发接收控制结构Select

select 与 switch

让我们来复习一下switch语句，在switch语句中，会逐个匹配case语句(可以是值也可以是表达式)，一个一个的判断过去，直到有符合的语句存在，执行匹配的语句内容后跳出switch。

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func demo(number int){ 
  
  
  
  
    switch{ 
  
  
  
  
        case number >= 90: 
  
  
  
  
        fmt.Println("优秀") 
  
  
  
  
        default: 
  
  
  
  
        fmt.Println("太搓了") 
  
  
  
  
    } 
  
  
  
  
} 
 
 
 
 

而 select 用于处理通道，它的语法与 switch 非常类似。每个 case 语句里必须是一个 channel 操作。它既可以用于 channel 的数据接收，也可以用于 channel 的数据发送。

 
 
 
 

  
  
  
  
func foo() { 
  
  
  
  
 chanInt := make(chan int) 
  
  
  
  
 defer close(chanInt) 
  
  
  
  
 go func() { 
  
  
  
  
  select { 
  
  
  
  
  case data, ok := <-chanInt: 
  
  
  
  
   if ok { 
  
  
  
  
    fmt.Println(data) 
  
  
  
  
   } 
  
  
  
  
  default: 
  
  
  
  
   fmt.Println("全部阻塞") 
  
  
  
  
  } 
  
  
  
  
 }() 
  
  
  
  
 chanInt <- 1 
  
  
  
  
} 
 
 
 
 

输出1

• 这是一个简单的接收发送模型
• 如果 select 的多个分支都满足条件，则会随机的选取其中一个满足条件的分支。
• 第 6 行加上 ok 是因为上一节讲过，如果不加会导致通道关闭时收到零值
• 回忆之前的知识，让接收和发送在不同的goroutine里，否则会死锁

这个程序存在什么问题?

假如发送太慢，所有case都处于阻塞状态，会直接执行default的内容。这里加一行sleep试试。

 
 
 
 

  
  
  
  
func bar() { 
  
  
  
  
 chanInt := make(chan int) 
  
  
  
  
 defer close(chanInt) 
  
  
  
  
 go func() { 
  
  
  
  
  .... 
  
  
  
  
 }() 
  
  
  
  
 time.Sleep(time.Second) 
  
  
  
  
 chanInt <- 1 
  
  
  
  
} 
 
 
 
 

• 倒数第二行加了sleep 1 秒，导致select语句提前结束
• 猜测一下会输出全部阻塞吗?

 
 
 
 

  
  
  
  
全部阻塞 
  
  
  
  
fatal error: all goroutines are asleep - deadlock! 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
goroutine 1 [chan send]: 
  
  
  
  
main.bar() 
 
 
 
 

是会输出全部阻塞的。

因为接收执行完了，退出了goroutine，而发送才刚刚执行到，没有与其匹配的接收，故死锁。

正确的做法是把接收套在循环里面。

 
 
 
 

  
  
  
  
func baz() { 
  
  
  
  
 chanInt := make(chan int) 
  
  
  
  
 defer close(chanInt) 
  
  
  
  
 go func() { 
  
  
  
  
  for { 
  
  
  
  
   select { 
  
  
  
  
       ... 
  
  
  
  
   } 
  
  
  
  
  } 
  
  
  
  
 }() 
  
  
  
  
 chanInt <- 1 
  
  
  
  
} 
 
 
 
 

• 不再死锁了
• 假如程序不停止，会出现一个泄露的goroutine，永远的在for循环中无法跳出，此时引入下一节的内容

通知机制

Go 语言总是简单和灵活的，虽然没有针对提供专门的机制来处理退出，但我们可以自己组合

 
 
 
 

  
  
  
  
func main() { 
  
  
  
  
 chanInt, done := make(chan int), make(chan struct{}) 
  
  
  
  
 defer close(chanInt) 
  
  
  
  
 defer close(done) 
  
  
  
  
 go func() { 
  
  
  
  
  for { 
  
  
  
  
   select { 
  
  
  
  
   case <-chanInt: 
  
  
  
  
   case <-done: 
  
  
  
  
    break 
  
  
  
  
   } 
  
  
  
  
  } 
  
  
  
  
 }() 
  
  
  
  
 done <- struct{}{} 
  
  
  
  
} 
 
 
 
 

没有给chanInt发送任何东西，按理说会阻塞，导致goroutine泄露

但可以使用额外的通道完成协程的退出控制

这种方式还可以做到周期性处理任务，下一节我们再详细讲解

case 的并发性

case是有并发属性的，比如两次输入，分别等待 1、2 秒，再进行两次读取，会花 3 秒时间吗?

 
 
 
 

  
  
  
  
func main() { 
  
  
  
  
 c1,c2 := make(chan string), make(chan string) 
  
  
  
  
    close(c1) 
  
  
  
  
    close(c2) 
  
  
  
  
 go func() { 
  
  
  
  
  time.Sleep(time.Second * 1) 
  
  
  
  
  c1 <- "one" 
  
  
  
  
 }() 
  
  
  
  
 go func() { 
  
  
  
  
  time.Sleep(time.Second * 2) 
  
  
  
  
  c2 <- "two" 
  
  
  
  
 }() 
  
  
  
  
 start := time.Now() // 获取当前时间 
  
  
  
  
 for i := 0; i < 2; i++ { 
  
  
  
  
  select { 
  
  
  
  
  case <-c1: 
  
  
  
  
  case <-c2: 
  
  
  
  
  } 
  
  
  
  
 } 
  
  
  
  
 elapsed := time.Since(start) 
  
  
  
  
 // 这里没有用到3秒，为什么？ 
  
  
  
  
 fmt.Println("该函数执行完成耗时：", elapsed) 
  
  
  
  
} 
 
 
 
 

以上代码先初始化两个 channel c1 和 c2，然后开启两个 goroutine 分别往 c1 和 c2 写入数据，再通过 select 监听两个 channel，从中读取数据并输出。

运行结果如下：

 
 
 
 

  
  
  
  
$ go run channel.go 
  
  
  
  
received one 
  
  
  
  
received two 
  
  
  
  
该函数执行完成耗时：2.004695535s 
 
 
 
 

这充分说明case是并发的，但要注意此处的并发是 case 对channel阻塞做出的特殊处理。

case并发的原理

假如case后左边和右边跟了函数，会执行函数，我们来探索一下。

定义A、B函数，作用相同

 
 
 
 

  
  
  
  
func A() int { 
  
  
  
  
 fmt.Println("start A") 
  
  
  
  
 time.Sleep(1 * time.Second) 
  
  
  
  
 fmt.Println("end A") 
  
  
  
  
 return 1 
  
  
  
  
} 
 
 
 
 

定义函数lee，请问该函数执行完成耗时多少呢?

 
 
 
 

  
  
  
  
func lee() { 
  
  
  
  
 ch, done := make(chan int), make(chan struct{}) 
  
  
  
  
 defer close(ch) 
  
  
  
  
 go func() { 
  
  
  
  
  select { 
  
  
  
  
  case ch <- A(): 
  
  
  
  
  case ch <- B(): 
  
  
  
  
  case <-done: 
  
  
  
  
  } 
  
  
  
  
 }() 
  
  
  
  
 done <- struct{}{} 
  
  
  
  
} 
 
 
 
 

答案是 2 秒

 
 
 
 

  
  
  
  
start A 
  
  
  
  
end A 
  
  
  
  
start B 
  
  
  
  
end B 
  
  
  
  
main.leespend time: 2.003504395s 
 
 
 
 

• select 扫描是从左到右从上到下的，按这个顺序先求值，如果是函数会先执行函数。
• 然后立马判断是否可以立即执行(这里是指 case 是否会因为执行而阻塞)。
• 所以两个函数都会进入，而且是先进入 A 再进入 B，两个函数都会执行完，所以等待时间会累计。

如果都不会阻塞，此时就会使用一个伪随机的算法，去选中一个 case，只要选中了其他就被放弃了。

超时控制

我们来模拟一个更真实点的例子，让程序一段时间超时退出。

定义一个结构体

 
 
 
 

  
  
  
  
type Worker struct { 
  
  
  
  
 stream  <-chan int //处理 
  
  
  
  
 timeout time.Duration //超时 
  
  
  
  
 done    chan struct{} //结束信号 
  
  
  
  
} 
 
 
 
 

定义初始化函数

 
 
 
 

  
  
  
  
func NewWorker(stream <-chan int, timeout int) *Worker { 
  
  
  
  
 return &Worker{ 
  
  
  
  
  stream:  stream, 
  
  
  
  
  timeout: time.Duration(timeout) * time.Second, 
  
  
  
  
  done:    make(chan struct{}), 
  
  
  
  
 } 
  
  
  
  
} 
 
 
 
 

定义超时处理函数

 
 
 
 

  
  
  
  
func (w *Worker) afterTimeStop() { 
  
  
  
  
 go func() { 
  
  
  
  
  time.Sleep(w.timeout) 
  
  
  
  
  w.done <- struct{}{} 
  
  
  
  
 }() 
  
  
  
  
} 
 
 
 
 

• 超过时间发送结束信号

接收数据并处理函数

 
 
 
 

  
  
  
  
func (w *Worker) Start() { 
  
  
  
  
 w.afterTimeStop() 
  
  
  
  
 for { 
  
  
  
  
  select { 
  
  
  
  
  case data, ok := <-w.stream: 
  
  
  
  
   if !ok { 
  
  
  
  
    return 
  
  
  
  
   } 
  
  
  
  
   fmt.Println(data) 
  
  
  
  
  case <-w.done: 
  
  
  
  
   close(w.done) 
  
  
  
  
   return 
  
  
  
  
  } 
  
  
  
  
 } 
  
  
  
  
} 
 
 
 
 

• 收到结束信号关闭函数
• 这样的方法就可以让程序在等待 1 秒后继续执行，而不会因为 ch 读取等待而导致程序停滞。

 
 
 
 

  
  
  
  
func main() { 
  
  
  
  
 stream := make(chan int) 
  
  
  
  
 defer close(stream) 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
 w := NewWorker(stream, 3) 
  
  
  
  
 w.Start() 
  
  
  
  
} 
 
 
 
 

实际 3 秒到程序运行结束。

这种方式巧妙地实现了超时处理机制，这种方法不仅简单，在实际项目开发中也是非常实用的。

小结

本节介绍了select的用法以及包含的陷阱，我们学会了

• case是并发的
• case只针对通道传输阻塞做特殊处理，如果有计算将会先进行计算
• 扫描是从左到右从上到下的，按这个顺序先求值，如果是函数会先执行函数。如果函数运行时间长，时间会累计
• 在case全部阻塞时，会执行default中的内容
• 可使用结束信号，让select退出
• 延时发送结束信号可以实现超时自动退出的功能

问题：为什么w.stream没有程序向他发送数据，却没有死锁呢?

本节源码位置 https://github.com/golang-minibear2333/golang/blob/master/4.concurrent/4.5-select”

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文章题目：讲透Go中的并发接收控制结构Select
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