vault backup: 2026-06-07 12:14:39
This commit is contained in:
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@@ -1,190 +1,158 @@
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tags:
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- Go
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- golang
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- go进阶
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- select
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- 并发
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tags: [go, golang, Select, 并发, 多路复用]
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create time: 2026-06-07 14:45
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# Select
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## select是什么
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`select`是Go语言层面提供的一种多路复用机制，用于检测当前`goroutine`连接的多个`channel`是否有数据准备完毕，可用于读或写。
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## 概述
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## IO多路复用
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看到`select`，很自然的会联想到Linux提供的IO多路复用模型：`select`、`poll`、`epoll`，IO复用主要用于提升程序处理IO事件的性能。Go语言中的`select`与Linux中的`select`有一定的区别。操作系统中的IO多路复用简单理解就是用一个或者是少量线程处理多个IO事件。
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`select` 是 Go 原生提供的多路复用机制，用于在多个 channel 操作中选择一个执行。它是构建超时控制、心跳检测、任务调度等并发模式的核心原语。
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### 传统阻塞IO vs IO多路复用
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## 正文
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#### 传统阻塞IO
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对于每一个网络IO事件，操作系统都会起一个线程去处理，在IO事件没准备好的时候，当前线程就会一直阻塞。
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### select 是什么？
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> [!question] 💭 思考
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> 如果一个 goroutine 需要同时监听 3 个 channel，但一次只有一个有数据，怎么高效地处理而不阻塞？
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优缺点：
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- 优点：逻辑简单，在阻塞等待期间线程会挂起，不会占用 CPU 资源
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- 缺点：每个连接需要独立的线程单独处理，当并发请求量大时为了维护程序，内存、线程切换开销较大
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`select` 的语法类似于 `switch`，但每个 case 必须是 channel 操作：
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#### IO多路复用
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IO多路复用的基本原理如下图所示：
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优缺点：
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- 优点：通过复用一个线程处理了多个IO事件，无需对额外过多的线程维护管理，资源和效率上都获得了提升
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- 缺点：当连接数较少时效率相比多线程+阻塞 I/O 模型效率较低
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Go语言的`select`语句，是用来起一个`goroutine`监听多个`Channel`的读写事件，提高从多个`Channel`获取信息的效率，相当于也是单线程处理多个IO事件，其思想基本相同。
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## select用法
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`select`的基本使用模式如下：
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```go
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select {
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case <- channel1: // 如果从channel1读取数据成功，执行case语句
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do ...
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case channel2 <- 1: // 如果向channel2写入数据成功，执行case语句
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do ...
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default: // 如果上面都没有成功，进入default处理流程
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do ...
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case msg := <-ch1: // ch1 可读时执行
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fmt.Println("received", msg)
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case ch2 <- data: // ch2 可写时执行
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fmt.Println("sent")
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default: // 所有 case 都无法立即执行时
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fmt.Println("no channel ready")
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}
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```
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可以看到，`select`的用法形式类似于`switch`，但是区别于`switch`的是，`select`各个`case`的表达式必须都是`channel`的读写操作。`select`通过多个`case`语句监听多个`channel`的读写操作是否准备好可以执行，其中任何一个`case`可以执行了则选择该`case`语句执行，如果没有可以执行的`case`，则执行`default`语句，如果没有`default`，则当前`goroutine`会阻塞。
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### 空select永久阻塞
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当一个`select`中什么语句都没有，没有任何`case`，将会永久阻塞：
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**核心行为规则：**
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1. 所有 case 的 channel 操作都会被求值
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2. 如果有多个 case 同时就绪，**随机选择一个**执行
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3. 没有 case 就绪且有 `default`，立即执行 default
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4. 没有 case 就绪且无 `default`，**阻塞等待**
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> [!warning] ⚠️ 致命陷阱：空 select 导致死锁
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> ```go
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> func main() {
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> select {} // ❌ 没有任何 case，永久阻塞
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> }
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> ```
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> Go 运行时检测到所有 goroutine 都阻塞时会报 `deadlock` 错误。这是调试并发程序时最常见的 panic 之一。
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### 超时控制模式
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> [!tip] 💡 最实用的 select 模式：超时控制
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```go
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package main
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// 方式1：time.After（简洁）
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select {
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case result := <-doWork():
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fmt.Println("完成:", result)
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||||
case <-time.After(5 * time.Second):
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fmt.Println("超时！")
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}
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func main() {
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// 方式2：time.Timer（可取消，推荐）
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||||
timer := time.NewTimer(5 * time.Second)
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defer timer.Stop() // 提前返回时释放资源
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||||
select {
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||||
case result := <-doWork():
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||||
fmt.Println("完成:", result)
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||||
timer.Stop() // 完成后停止定时器
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||||
case <-timer.C:
|
||||
fmt.Println("超时！")
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||||
}
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```
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> [!note] 📝 Timer vs After
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> - `time.After(d)` 内部创建一个 Timer，无法提前释放——超时期间定时器仍在运行
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> - `time.NewTimer(d)` 可随时调用 `.Stop()` 释放底层资源，适合长生命周期场景
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### 随机选择
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当多个 case 同时就绪时，Go 会伪随机选择一个：
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```go
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ch1 := make(chan int, 1)
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ch2 := make(chan int, 1)
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ch1 <- 1
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ch2 <- 2
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select {
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case v := <-ch1:
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fmt.Println("ch1:", v) // 可能是 ch1 或 ch2
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case v := <-ch2:
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||||
fmt.Println("ch2:", v) // 结果不确定
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}
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```
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> [!info] ℹ️ 补充
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> 这种随机性是为了避免"饥饿"——总是优先选择同一个 channel 会导致其他 channel 永远得不到服务。如果你需要确定性顺序，应使用其他方式编排。
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### 非阻塞检查
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利用 `default` 实现非阻塞的 channel 读写：
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```go
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select {
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case msg := <-ch:
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fmt.Println("收到消息:", msg)
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default:
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fmt.Println("当前没有待处理的消息") // 不会阻塞
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}
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```
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这在轮询场景或实现高性能服务端中非常有用。
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### 实际应用场景
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#### 场景1：带超时的 RPC 调用
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```go
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func callRPC(ctx context.Context, query string) (string, error) {
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resultCh := make(chan string, 1)
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go func() {
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||||
resultCh <- doRemoteCall(query)
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}()
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||||
select {
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||||
case result := <-resultCh:
|
||||
return result, nil
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||||
case <-ctx.Done():
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return "", ctx.Err() // 被取消
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}
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||||
}
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```
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运行结果：
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```
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fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
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```
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程序因为`select`语句导致永久阻塞，当前`goroutine`阻塞之后，由于Go语言自带死锁检测机制，发现当前`goroutine`永远不会被唤醒，会报上述死锁错误。
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### 没有default且case无法执行的select永久阻塞
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看下面示例：
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```go
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package main
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import (
|
||||
"fmt"
|
||||
)
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||||
func main() {
|
||||
ch1 := make(chan int, 1)
|
||||
ch2 := make(chan int, 1)
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||||
select {
|
||||
case <-ch1:
|
||||
fmt.Printf("received from ch1")
|
||||
case num := <-ch2:
|
||||
fmt.Printf("num is: %d", num)
|
||||
}
|
||||
}
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```
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运行结果：
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```
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||||
fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
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||||
```
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程序中 `select`从两个`channel`，`ch1`和`ch2`中读取数据，但是两个`channel`都没有数据，且没有`goroutine`往里面写数据，所以不可能读到数据，这两个`case`永远无法执行到，`select`也没有`default`，所以会出现永久阻塞，报死锁。
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### 有单一case和default的select
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```go
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package main
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||||
import (
|
||||
"fmt"
|
||||
)
|
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|
||||
func main() {
|
||||
ch := make(chan int, 1)
|
||||
select {
|
||||
case <-ch:
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||||
fmt.Println("received from ch")
|
||||
default:
|
||||
fmt.Println("default!!!")
|
||||
}
|
||||
}
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||||
```
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运行结果：
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```
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||||
default!!!
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||||
```
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执行到`select`语句的时候，由于`ch`中没有数据，且没有`goroutine`往`channel`中写数据，所以`case`不可能执行到，就会执行`default`语句，打印出`default!!!`。
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### 有多个case和default的select
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```go
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package main
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import (
|
||||
"fmt"
|
||||
"time"
|
||||
)
|
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|
||||
func main() {
|
||||
ch1 := make(chan int, 1)
|
||||
ch2 := make(chan int, 1)
|
||||
go func() {
|
||||
time.Sleep(time.Second)
|
||||
for i := 0; i < 3; i++ {
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||||
select {
|
||||
case v := <-ch1:
|
||||
fmt.Printf("Received from ch1, val = %d\n", v)
|
||||
case v := <-ch2:
|
||||
fmt.Printf("Received from ch2, val = %d\n", v)
|
||||
default:
|
||||
fmt.Println("default!!!")
|
||||
}
|
||||
time.Sleep(time.Second)
|
||||
}
|
||||
}()
|
||||
ch1 <- 1
|
||||
time.Sleep(time.Second)
|
||||
ch2 <- 2
|
||||
time.Sleep(4 * time.Second)
|
||||
}
|
||||
```
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运行结果：
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```
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Received from ch1, val = 1
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||||
Received from ch2, val = 2
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||||
default!!!
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```
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主`goroutine`中向后往管道`ch1`和`ch2`中发送数据，在子`goroutine`中执行两个`select`，可以看到，在执行`select`的时候，那个`case`准备好了就会执行当下`case`的语句，最后没有数据可接受了，没有`case`可以执行，则执行`default`语句。
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||||
> 注意：当多个case都准备好了的时候，会随机选择一个执行
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#### 场景2：优雅关闭
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||||
```go
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package main
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||||
|
||||
import (
|
||||
"fmt"
|
||||
)
|
||||
|
||||
func main() {
|
||||
ch1 := make(chan int, 1)
|
||||
ch2 := make(chan int, 1)
|
||||
ch1 <- 5
|
||||
ch2 <- 6
|
||||
select {
|
||||
case v := <-ch1:
|
||||
fmt.Printf("Received from ch1, val = %d\n", v)
|
||||
case v := <-ch2:
|
||||
fmt.Printf("Received from ch2, val = %d\n", v)
|
||||
default:
|
||||
fmt.Println("default!!!")
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||||
func monitor(ctx context.Context, ticker <-chan time.Time) {
|
||||
for {
|
||||
select {
|
||||
case t := <-ticker:
|
||||
fmt.Println("heartbeat at", t)
|
||||
case <-ctx.Done():
|
||||
fmt.Println("shutting down...")
|
||||
return
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
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||||
```
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运行结果：
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```
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Received from ch2, val = 6
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```
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多次执行，2个`case`都有可能打印，这就是`select`选择的随机性。
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> [!warning] ⚠️ 并发安全提醒
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> - select 本身是并发安全的，多个 goroutine 可以同时执行不同的 select
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> - 但不要在一个 goroutine 中对同一 channel 既读又写（除非你清楚自己在做什么）
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> - 永远记得：关闭未初始化的 nil channel 和重复关闭都会 panic
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## 关联笔记
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- [[hzh/GolangStar/Go语言进阶/Channel]]
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- [[hzh/GolangStar/Go语言进阶/Context]]
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||||
- [[hzh/GolangStar/Go语言进阶/定时器]]
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