select 的实现原理

[kevinyan815]

文章所有内容摘录自：Go 语言 select 实现原理

select 结构的执行过程与实现原理，首先在编译期间，Go 语言会对 select 语句进行优化，它会根据 select 中 case 的不同选择不同的优化路径：

1. 空的 select 语句会被转换成调用 runtime.block 直接挂起当前 goroutine；

   • runtime.block 的实现非常简单，它会调用 runtime.gopark 让出当前 goroutine 对处理器（P）的使用权并传入等待原因 waitReasonSelectNoCases。
   • 简单总结一下，空的 select 语句会直接阻塞当前 goroutine，导致 goroutine 进入无法被唤醒的永久休眠状态。

2. 如果 select 语句中只包含一个 case，编译器会将其转换成 if ch == nil { block }; n; 表达式；

   • 首先判断操作的 Channel 是不是空的，是的话直接阻塞 goroutine；
   • 然后执行 case 结构中的内容；

3. 如果 select 语句中只包含两个 case 并且其中一个是 default，那么会使用 runtime.selectnbrecv 和 runtime.selectnbsend 非阻塞地执行收发操作；

4. 在默认情况下会通过 runtime.selectgo 获取执行 case 的索引，并通过多个 if 语句执行对应 case 中的代码:

   chosen, revcOK := selectgo(selv, order, 3)
   if chosen == 0 {
       ...
       break
   }
   if chosen == 1 {
       ...
       break
   }
   if chosen == 2 {
       ...
       break
   }

在编译器已经对 select 语句进行优化之后，Go 语言会在运行时执行编译期间展开的 runtime.selectgo 函数，该函数会按照以下的流程执行：

1. 随机生成一个遍历的轮询顺序 pollOrder 并根据 Channel 地址生成锁定顺序 lockOrder；
2. 根据 pollOrder 遍历所有的 case 查看是否有可以立刻处理的 Channel；
   • 如果存在，直接获取 case 对应的索引并返回；
   • 如果不存在，创建 runtime.sudog 结构体，将当前 goroutine 加入到所有相关 Channel 的收发队列，并调用 runtime.gopark 挂起当前 goroutine 等待调度器的唤醒；
3. 当调度器唤醒当前 goroutine 时，会再次按照 lockOrder 遍历所有的 case，从中查找需要被处理的 runtime.sudog 对应的索引；

select 关键字是 Go 语言特有的控制结构，它的实现原理比较复杂，需要编译器和运行时函数的通力合作。