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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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# 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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## 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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### 传统阻塞IO vs IO多路复用
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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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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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#### 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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}
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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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```go
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package main
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func main() {
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select {
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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 (
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"fmt"
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)
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func main() {
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ch1 := make(chan int, 1)
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ch2 := make(chan int, 1)
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select {
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case <-ch1:
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fmt.Printf("received from ch1")
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case num := <-ch2:
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fmt.Printf("num is: %d", num)
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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 (
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"fmt"
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||
)
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func main() {
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ch := make(chan int, 1)
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select {
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case <-ch:
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fmt.Println("received from ch")
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default:
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fmt.Println("default!!!")
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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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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 (
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"fmt"
|
||
"time"
|
||
)
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func main() {
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ch1 := make(chan int, 1)
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ch2 := make(chan int, 1)
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go func() {
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time.Sleep(time.Second)
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for i := 0; i < 3; i++ {
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select {
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case v := <-ch1:
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fmt.Printf("Received from ch1, val = %d\n", v)
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case v := <-ch2:
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fmt.Printf("Received from ch2, val = %d\n", v)
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default:
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fmt.Println("default!!!")
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||
}
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time.Sleep(time.Second)
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||
}
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}()
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ch1 <- 1
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time.Sleep(time.Second)
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||
ch2 <- 2
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time.Sleep(4 * time.Second)
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}
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```
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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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```go
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package main
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import (
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"fmt"
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)
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func main() {
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ch1 := make(chan int, 1)
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ch2 := make(chan int, 1)
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ch1 <- 5
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ch2 <- 6
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select {
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case v := <-ch1:
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fmt.Printf("Received from ch1, val = %d\n", v)
|
||
case v := <-ch2:
|
||
fmt.Printf("Received from ch2, val = %d\n", v)
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default:
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fmt.Println("default!!!")
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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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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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