Go语言并发:Select多路选择操作符

1、Go语言并发之Select多路选择操作符

select 是类 UNIX 系统提供的一个多路复用系统 API，Go 语言借用多路复用的概念，提供了 select 关键字，用

于多路监听多个通道。当监听的通道没有状态是可读或可写的，select 是阻塞的；只要监听的通道中有一个状态

是可读或可写，则 select 就不会阻寒，而是进入处理就绪通道的分支流程。如果监听的通道有多个口读或口写

的状态，则 select 随利选取一个处理。

package main

func main() {
	ch := make(chan int, 1)
	go func(chan int) {
		for {
			select {
			// 0或者1写入是随机的
			case ch <- 0:
			case ch <- 1:
			}
		}
	}(ch)
	for i := 0; i < 10; i   {
		println(<-ch)
	}

}

# 程序结果
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1

1.1 多路选择操作符 select

在golang语言中，select 语句就是用来监听和channel有关的IO操作，当IO操作发生时，触发相应的case动作。

有了select语句，可以实现 main 主线程与 goroutine 线程之间的互动。

select使用时类似 switch-case 的用法，适用于处理多通道的场景，会通过类似 are-you-ready-polling 的机制

来工作。

select {
    case <-ch1 :     // 检测有没有数据可读
        // 一旦成功读取到数据，则进行该case处理语句
    case ch2 <- 1 :  // 检测有没有数据可写
        // 一旦成功向ch2写入数据，则进行该case处理语句
    default:
        // 如果以上都没有符合条件，那么进入default处理流程
}

• select 语句只能用于 channel 信道的IO操作，每个 case 都必须是一个信道。

• 如果不设置 default 条件，当没有IO操作发生时，select 语句就会一直阻塞。

• 如果有一个或多个IO操作发生时，Go运行时会随机选择一个 case 执行，但此时将无法保证执行顺序。

• 对于 case 语句，如果存在信道值为 nil 的读写操作，则该分支将被忽略，可以理解为相当于从select语句中

  删除了这个case；

• 对于空的 select 语句，会引起死锁；

• 对于在 for中的select语句，不能添加 default，否则会引起cpu占用过高的问题；

• 随机性：多个 case 之间并非顺序的，遵循「先到先执行，同时到则随机执行」的原则。

• 一次性：和 switch-case 一样，select-case也只会执行一次，如果需要多次处理，需要在外层套一个循环。

• default 不会阻塞，会一直执行，当与 for 循环组合使用时可能出现死循环。

1.2 阻塞与非阻塞 select

select 默认是阻塞的，当没有 case 处于激活状态时，会一直阻塞住，极端的甚至可以这样用：

package main

func main() {
	select {
	// 啥也不干，一直阻塞住
	}
}

执行后，引发死锁，打印如下：

# 输出
fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

goroutine 1 [select (no cases)]:

通过增加 default，可以实现非阻塞的 select：

select {
    case x, ok := <-ch1:
        ...
    case ch2 <- y:
        ...
    default:
        fmt.Println("default")

}

1.3 多 case 与 default 执行的顺序

整体流程如图所示：

1.4 多个IO操作发生时，case语句是随机执行的

package main

import "fmt"

func main() {
	// 创建一个长度带缓冲的整型通道
	ch1 := make(chan int, 1)
	// 向通道中写入数据
	ch1 <- 1
	ch2 := make(chan int, 1)
	ch2 <- 2
	select {
	case <-ch1:
		fmt.Println("ch1 read")
	case <-ch2:
		fmt.Println("ch2 read")
	}
}

多次执行后，会随机打印 ch1 read 或 ch2 read。

1.5 for中的select 引起CPU资源消耗过高

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func main() {
	quit := make(chan bool)
	go func() {
		for {
			select {
			case <-quit:
				fmt.Println("quit")
				// 使用 return 就会退出整个goroutine线程；如果使用 break，程序仍然在for循环中执行
				return
			default:
				fmt.Println("default")
			}
		}
	}()

	time.Sleep(3 * time.Second)
	quit <- true // 主线程在3秒后，向quit信道写入数据

	time.Sleep(2 * time.Second)
	fmt.Println("main")
}

# 程序结果
default
default
default
default
default
default
default
......
......
default
default
default
default
default
quit
main

在 for{} 的 select 语句中使用了 default 后，线程就会无限执行 default 条件，直到 quit 信道中读到数据，否

则会一直在一个死循环中运行，从而导致占满整个CPU资源。

在 for{} 的 select 语句中，不建议使用 default 条件。

1.6 select语句的实际应用

(1)、实现 main主线程与 goroutine线程之间的交互、通信

package main

import (
	"bufio"
	"fmt"
	"os"
)

// 通过控制台输入"bye",来控制main函数结束运行
func main() {
	quit := make(chan bool)
	ch := make(chan string)
	go func() {
		for {
			select {
			case name := <-ch:
				fmt.Printf("from main msg: [%v]\n", name)
				if name == "bye" {
					quit <- true
				} else {
					quit <- false
				}
			}
		}
	}()
	for {
		// 控制台输入
		fmt.Print("please input string: ")
		scanner := bufio.NewScanner(os.Stdin)
		scanner.Scan()
		ch <- scanner.Text()
		isOver := <-quit
		if isOver {
			break
		}
	}
	fmt.Println("main over")
}

# 输出
please input string: from main msg: [ttttt]
please input string: from main msg: [qqqq]
please input string: from main msg: [wwww]
please input string: from main msg: [bye]
main over

(2)、超时实现

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func main() {
	quit := make(chan bool)
	ch := make(chan int)
	go func() {
		for {
			select {
			case num := <-ch:
				fmt.Println("num = ", num)
			case <-time.After(5 * time.Second):
				fmt.Println("超时")
				quit <- true
			}
		}
	}()
	for i := 0; i < 2; i   {
		ch <- i
		time.Sleep(time.Second)
	}
	<-quit // 等待超时后, 结束 main主线程
	fmt.Println("程序结束")
}

# 输出结果
num =  0
num =  1
超时
程序结束

1.7 select使用的区别

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func server1(ch chan string) {
	time.Sleep(6 * time.Second)
	ch <- "from server1"
}

func server2(ch chan string) {
	time.Sleep(3 * time.Second)
	ch <- "from server2"
}

func main() {
	output1 := make(chan string)
	output2 := make(chan string)
	go server1(output1)
	go server2(output2)
	s1 := <-output1
	fmt.Println(s1)
	s2 := <-output2
	fmt.Println(s2)
}

# 程序结果
from server1
from server2

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func server1(ch chan string) {
	time.Sleep(6 * time.Second)
	ch <- "from server1"
}

func server2(ch chan string) {
	time.Sleep(3 * time.Second)
	ch <- "from server2"
}

func main() {
	output1 := make(chan string)
	output2 := make(chan string)
	go server1(output1)
	go server2(output2)
	select {
	case s1 := <-output1:
		fmt.Println(s1)
	case s2 := <-output2:
		fmt.Println(s2)
	}
}

# 程序结果
from server2

package main

import "time"

import (
	"fmt"
)

// select 管道参数并行

func server1(ch chan string) {
	time.Sleep(time.Second * 6)
	ch <- "response from server1"
}

func server2(ch chan string) {
	time.Sleep(time.Second * 3)
	ch <- "response from server2"
}

func main() {
	output1 := make(chan string)
	output2 := make(chan string)

	go server1(output1)
	go server2(output2)

	// 管道同时ready，select随机执行
	// time.Sleep(time.Second)
	select {
	case s1 := <-output1:
		fmt.Println("s1:", s1)
	case s2 := <-output2:
		fmt.Println("s2:", s2)
	default:
		fmt.Println("run default")
	}
}

# 程序结果
run default

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func server1(ch chan string) {
	ch <- "from server1"
}

func server2(ch chan string) {
	ch <- "from server2"
}

func main() {
	output1 := make(chan string)
	output2 := make(chan string)
	go server1(output1)
	go server2(output2)
	time.Sleep(1 * time.Second)
	select {
	case s1 := <-output1:
		fmt.Println(s1)
	case s2 := <-output2:
		fmt.Println(s2)
	}
}

# 输出
from server2 和 from server1 随机交替

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