详解Golang中select的使用与源码分析
胡大海 人气:0背景
golang
中主推 channel
通信。单个 channel
的通信可以通过一个goroutine
往 channel
发数据,另外一个从channel
取数据进行。这是阻塞的,因为要想顺利执行完这个步骤,需要 channel
准备好
才行,准备好
的条件如下:
1.发送
- 缓存有空间(如果是有缓存的
channel
) - 有等待接收的
goroutine
2.接收
- 缓存有数据(如果是有缓存的
channel
) - 有等待发送的
goroutine
对channel
实际使用中还有如下两个需求,这个时候就需要select
了。
- 同时监听多个
channel
- 在没有
channel
准备好的时候,也可以往下执行。
select 流程
1.空select
。作用是阻塞当前goroutine
。不要用for{}
来阻塞goroutine
,因为会占用cpu。而select{}
不会,因为当前goroutine
不会再被调度。
if len(cases) == 0 { block() }
2.配置好poll的顺序。由于是同时监听多个channel
的发送或者接收,所以需要按照一定的顺序查看哪个channel
准备好了。如果每次采用select
中的顺序查看channel
是否准备好了,那么只要在前面的channel
准备好的足够快,那么会造成后面的channel
即使准备好了,也永远不会被执行。打乱顺序的逻辑如下,采用了洗牌算法\color{red}{洗牌算法}洗牌算法,注意此过程中会过滤掉channel为nil的case。\color{red}{注意此过程中会过滤掉 channel 为 nil 的 case。}注意此过程中会过滤掉channel为nil的case。
// generate permuted order norder := 0 for i := range scases { cas := &scases[i] // Omit cases without channels from the poll and lock orders. if cas.c == nil { cas.elem = nil // allow GC continue } j := fastrandn(uint32(norder + 1)) pollorder[norder] = pollorder[j] pollorder[j] = uint16(i) norder++ }
3.配置好lock的顺序。由于可能会修改channel
中的数据,所以在打算往channel
中发送数据或者从channel
接收数据的时候,需要锁住 channel
。而一个channel
可能被多个select
监听,如果两个select
对两个channel
A和B,分别按照顺序A, B和B,A上锁,是可能会造成死锁的,导致两个select
都执行不下去。
所以select
中锁住channel
的顺序至关重要,解决方案是按照channel
的地址的顺序锁住channel
。因为在两个select
中channel
有交集的时候,都是按照交集中channel
的地址顺序锁channel
。
实际排序代码如下,采用堆排序算法\color{red}{堆排序算法}堆排序算法按照channel
的地址从小到大对channel
进行排序。
// sort the cases by Hchan address to get the locking order. // simple heap sort, to guarantee n log n time and constant stack footprint. for i := range lockorder { j := i // Start with the pollorder to permute cases on the same channel. c := scases[pollorder[i]].c for j > 0 && scases[lockorder[(j-1)/2]].c.sortkey() < c.sortkey() { k := (j - 1) / 2 lockorder[j] = lockorder[k] j = k } lockorder[j] = pollorder[i] } for i := len(lockorder) - 1; i >= 0; i-- { o := lockorder[i] c := scases[o].c lockorder[i] = lockorder[0] j := 0 for { k := j*2 + 1 if k >= i { break } if k+1 < i && scases[lockorder[k]].c.sortkey() < scases[lockorder[k+1]].c.sortkey() { k++ } if c.sortkey() < scases[lockorder[k]].c.sortkey() { lockorder[j] = lockorder[k] j = k continue } break } lockorder[j] = o }
4.锁住select
中的所有channel
。要查看channel
中的数据了。
// lock all the channels involved in the select sellock(scases, lockorder)
5.第一轮查看是否已有准备好
的channel。如果有直接发送数据到channel
或者从channel
接收数据。注意select
的channel
切片中,前面部分是从channel
接收数据的case,后半部分是往channel
发送数据的case。
按照pollorder
顺序查看是否有channel
准备好了。
for _, casei := range pollorder { casi = int(casei) cas = &scases[casi] c = cas.c if casi >= nsends { sg = c.sendq.dequeue() if sg != nil { goto recv } if c.qcount > 0 { goto bufrecv } if c.closed != 0 { goto rclose } } else { if raceenabled { racereadpc(c.raceaddr(), casePC(casi), chansendpc) } if c.closed != 0 { goto sclose } sg = c.recvq.dequeue() if sg != nil { goto send } if c.qcount < c.dataqsiz { goto bufsend } } }
6.直接执行default
分支
if !block { selunlock(scases, lockorder) casi = -1 goto retc }
7.第二轮遍历channel
。创建sudog
把当前goroutine
放到每个channel
的等待列表中去,等待channel
准备好时被唤醒。
// pass 2 - enqueue on all chans gp = getg() if gp.waiting != nil { throw("gp.waiting != nil") } nextp = &gp.waiting for _, casei := range lockorder { casi = int(casei) cas = &scases[casi] c = cas.c sg := acquireSudog() sg.g = gp sg.isSelect = true // No stack splits between assigning elem and enqueuing // sg on gp.waiting where copystack can find it. sg.elem = cas.elem sg.releasetime = 0 if t0 != 0 { sg.releasetime = -1 } sg.c = c // Construct waiting list in lock order. *nextp = sg nextp = &sg.waitlink if casi < nsends { c.sendq.enqueue(sg) } else { c.recvq.enqueue(sg) } }
8.等待被唤醒。其中gopark
的时候会释放对所有channel
占用的锁。
// wait for someone to wake us up gp.param = nil // Signal to anyone trying to shrink our stack that we're about // to park on a channel. The window between when this G's status // changes and when we set gp.activeStackChans is not safe for // stack shrinking. atomic.Store8(&gp.parkingOnChan, 1) gopark(selparkcommit, nil, waitReasonSelect, traceEvGoBlockSelect, 1) gp.activeStackChans = false
9.被唤醒
- 锁住所有
channel
- 清理当前
goroutine
的等待sudog
- 找到是被哪个
channel
唤醒的,并清理每个channel
上当前的goroutine
对应的sudog
sellock(scases, lockorder) gp.selectDone = 0 sg = (*sudog)(gp.param) gp.param = nil // pass 3 - dequeue from unsuccessful chans // otherwise they stack up on quiet channels // record the successful case, if any. // We singly-linked up the SudoGs in lock order. casi = -1 cas = nil caseSuccess = false sglist = gp.waiting // Clear all elem before unlinking from gp.waiting. for sg1 := gp.waiting; sg1 != nil; sg1 = sg1.waitlink { sg1.isSelect = false sg1.elem = nil sg1.c = nil } gp.waiting = nil for _, casei := range lockorder { k = &scases[casei] if sg == sglist { // sg has already been dequeued by the G that woke us up. casi = int(casei) cas = k caseSuccess = sglist.success if sglist.releasetime > 0 { caseReleaseTime = sglist.releasetime } } else { c = k.c if int(casei) < nsends { c.sendq.dequeueSudoG(sglist) } else { c.recvq.dequeueSudoG(sglist) } } sgnext = sglist.waitlink sglist.waitlink = nil releaseSudog(sglist) sglist = sgnext }
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