圖解Go select語句原理

Go 的select語句是一種僅能用於channl發送和接收消息的專用語句，此語句運行期間是阻塞的；當select中沒有case語句的時候，會阻塞當前的groutine。所以，有人也會說select是用來阻塞監聽goroutine的。
還有人說：select是Golang在語言層面提供的I/O多路複用的機制，其專門用來檢測多個channel是否準備完畢：可讀或可寫。

以上說法都正確。

I/O多路複用

我們來回顧一下是什麼是I/O多路複用。

普通多線程（或進程）I/O

每來一個進程，都會建立連接，然後阻塞，直到接收到數據返回響應。
普通這種方式的缺點其實很明顯：系統需要創建和維護額外的線程或進程。因爲大多數時候，大部分阻塞的線程或進程是處於等待狀態，只有少部分會接收並處理響應，而其餘的都在等待。系統爲此還需要多做很多額外的線程或者進程的管理工作。

爲了解決圖中這些多餘的線程或者進程，於是有了"I/O多路複用"

I/O多路複用

每個線程或者進程都先到圖中”裝置“中註冊，然後阻塞，然後只有一個線程在”運輸“，當註冊的線程或者進程準備好數據後，”裝置“會根據註冊的信息得到相應的數據。從始至終kernel只會使用圖中這個黃黃的線程，無需再對額外的線程或者進程進行管理，提升了效率。

select組成結構

select的實現經歷了多個版本的修改，當前版本爲：1.11
select這個語句底層實現實際上主要由兩部分組成：case語句和執行函數。
源碼地址爲：/go/src/runtime/select.go

每個case語句，單獨抽象出以下結構體：

type scase struct {
    c           *hchan         // chan
    elem        unsafe.Pointer // 讀或者寫的緩衝區地址
    kind        uint16   //case語句的類型，是default、傳值寫數據(channel <-) 還是  取值讀數據(<- channel)
    pc          uintptr // race pc (for race detector / msan)
    releasetime int64
}

結構體可以用下圖表示：

其中比較關鍵的是：hchan，它是channel的指針。
在一個select中，所有的case語句會構成一個scase結構體的數組。

然後執行select語句實際上就是調用func selectgo(cas0 *scase, order0 *uint16, ncases int) (int, bool)函數。

func selectgo(cas0 *scase, order0 *uint16, ncases int) (int, bool)函數參數：

cas0 爲上文提到的case語句抽象出的結構體scase數組的第一個元素地址
order0爲一個兩倍cas0數組長度的buffer，保存scase隨機序列pollorder和scase中channel地址序列lockorder。
nncases表示scase數組的長度

selectgo返回所選scase的索引(該索引與其各自的select {recv，send，default}調用的序號位置相匹配)。此外，如果選擇的scase是接收操作(recv)，則返回是否接收到值。

誰負責調用func selectgo(cas0 *scase, order0 *uint16, ncases int) (int, bool)函數呢？

在/reflect/value.go中有個func rselect([]runtimeSelect) (chosen int, recvOK bool)函數，此函數的實現在/runtime/select.go文件中的func reflect_rselect(cases []runtimeSelect) (int, bool)函數中:

func reflect_rselect(cases []runtimeSelect) (int, bool) { 
    //如果cases語句爲空，則阻塞當前groutine
    if len(cases) == 0 {
        block()
    }
    //實例化case的結構體
    sel := make([]scase, len(cases))
    order := make([]uint16, 2*len(cases))
    for i := range cases {
        rc := &cases[i]
        switch rc.dir {
        case selectDefault:
            sel[i] = scase{kind: caseDefault}
        case selectSend:
            sel[i] = scase{kind: caseSend, c: rc.ch, elem: rc.val}
        case selectRecv:
            sel[i] = scase{kind: caseRecv, c: rc.ch, elem: rc.val}
        }
        if raceenabled || msanenabled {
            selectsetpc(&sel[i])
        }
    }
    return selectgo(&sel[0], &order[0], len(cases))
}

那誰調用的func rselect([]runtimeSelect) (chosen int, recvOK bool)呢？
在/refect/value.go中，有一個func Select(cases []SelectCase) (chosen int, recv Value, recvOK bool)的函數，其調用了rselect函數，並將最終Go中select語句的返回值的返回。

以上這三個函數的調用棧按順序如下：

func Select(cases []SelectCase) (chosen int, recv Value, recvOK bool)
func rselect([]runtimeSelect) (chosen int, recvOK bool)
func selectgo(cas0 *scase, order0 *uint16, ncases int) (int, bool)

這仨函數中無論是返回值還是參數都大同小異，可以簡單粗暴的認爲：函數參數傳入的是case語句，返回值返回被選中的case語句。
那誰調用了func Select(cases []SelectCase) (chosen int, recv Value, recvOK bool)呢？
可以簡單的認爲是系統了。
來個簡單的圖：