# 1. 前言
select是Golang在语言层面提供的多路IO复用的机制，其可以检测多个channel是否ready(即是否可读或可写)，使用起来非常方便。
本章试图根据源码总结其实现原理，从而发现一些使用误区或解释一些不太常见的现象。
# 2. 热身环节
我们先看几个题目，用于测试对select的了解程度，每个题目代表一个知识点，本章后面的部分会进行略为详细的介绍。
# 2.1 题目1
下面的程序输出是什么？
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
chan1 := make(chan int)
chan2 := make(chan int)
go func() {
chan1 <- 1
time.Sleep(5 * time.Second)
}()
go func() {
chan2 <- 1
time.Sleep(5 * time.Second)
}()
select {
case <-chan1:
fmt.Println("chan1 ready.")
case <-chan2:
fmt.Println("chan2 ready.")
default:
fmt.Println("default")
}
fmt.Println("main exit.")
}
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程序中声明两个channel，分别为chan1和chan2，依次启动两个协程，分别向两个channel中写入一个数据就进入睡眠。select语句两个case分别检测chan1和chan2是否可读，如果都不可读则执行default语句。
参考答案： select中各个case执行顺序是随机的，如果某个case中的channel已经ready，则执行相应的语句并退出select流程，如果所有case中的channel都未ready，则执行default中的语句然后退出select流程。另外，由于启动的协程和select语句并不能保证执行顺序，所以也有可能select执行时协程还未向channel中写入数据，所以select直接执行default语句并退出。所以，以下三种输出都有可能：
可能的输出一：
chan1 ready.
main exit.
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可能的输出二：
chan2 ready.
main exit.
2
可能的输出三：
default
main exit.
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# 2.2 题目2
下面的程序执行到select时会发生什么？
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
chan1 := make(chan int)
chan2 := make(chan int)
writeFlag := false
go func() {
for {
if writeFlag {
chan1 <- 1
}
time.Sleep(time.Second)
}
}()
go func() {
for {
if writeFlag {
chan2 <- 1
}
time.Sleep(time.Second)
}
}()
select {
case <-chan1:
fmt.Println("chan1 ready.")
case <-chan2:
fmt.Println("chan2 ready.")
}
fmt.Println("main exit.")
}
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程序中声明两个channel，分别为chan1和chan2，依次启动两个协程，协程会判断一个bool类型的变量writeFlag来决定是否要向channel中写入数据，由于writeFlag永远为false，所以实际上协程什么也没做。select语句两个case分别检测chan1和chan2是否可读，这个select语句不包含default语句。
参考答案：select会按照随机的顺序检测各case语句中channel是否ready，如果某个case中的channel已经ready则执行相应的case语句然后退出select流程，如果所有的channel都未ready且没有default的话，则会阻塞等待各个channel。所以上述程序会一直阻塞。
# 2.3 题目3
下面程序有什么问题？
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
chan1 := make(chan int)
chan2 := make(chan int)
go func() {
close(chan1)
}()
go func() {
close(chan2)
}()
select {
case <-chan1:
fmt.Println("chan1 ready.")
case <-chan2:
fmt.Println("chan2 ready.")
}
fmt.Println("main exit.")
}
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程序中声明两个channel，分别为chan1和chan2，依次启动两个协程，协程分别关闭两个channel。select语句两个case分别检测chan1和chan2是否可读，这个select语句不包含default语句。
参考答案：select会按照随机的顺序检测各case语句中channel是否ready，考虑到已关闭的channel也是可读的，所以上述程序中select不会阻塞，具体执行哪个case语句具是随机的。
# 2.4 题目4
下面程序会发生什么？
package main
func main() {
select {
}
}
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上面程序中只有一个空的select语句。
参考答案：对于空的select语句，程序会被阻塞，准确的说是当前协程被阻塞，同时Golang自带死锁检测机制，当发现当前协程再也没有机会被唤醒时，则会panic。所以上述程序会panic。
# 3. 实现原理
Golang实现select时，定义了一个数据结构表示每个case语句(含defaut，default实际上是一种特殊的case)，select执行过程可以类比成一个函数，函数输入case数组，输出选中的case，然后程序流程转到选中的case块。
# 3.1 case数据结构
源码包src/runtime/select.go:scase定义了表示case语句的数据结构：
type scase struct {
c *hchan // chan
kind uint16
elem unsafe.Pointer // data element
}
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scase.c为当前case语句所操作的channel指针，这也说明了一个case语句只能操作一个channel。 scase.kind表示该case的类型，分为读channel、写channel和default，三种类型分别由常量定义：
- caseRecv：case语句中尝试读取scase.c中的数据；
- caseSend：case语句中尝试向scase.c中写入数据；
- caseDefault： default语句
scase.elem表示缓冲区地址，根据scase.kind不同，有不同的用途：
- scase.kind == caseRecv ： scase.elem表示读出channel的数据存放地址；
- scase.kind == caseSend ： scase.elem表示将要写入channel的数据存放地址；
# 3.2 select实现逻辑
源码包src/runtime/select.go:selectgo()定义了select选择case的函数：
func selectgo(cas0 *scase, order0 *uint16, ncases int) (int, bool)
函数参数：
- cas0为scase数组的首地址，selectgo()就是从这些scase中找出一个返回。
- order0为一个两倍cas0数组长度的buffer，保存scase随机序列pollorder和scase中channel地址序列lockorder
- pollorder：每次selectgo执行都会把scase序列打乱，以达到随机检测case的目的。
- lockorder：所有case语句中channel序列，以达到去重防止对channel加锁时重复加锁的目的。
- ncases表示scase数组的长度
函数返回值：
- int： 选中case的编号，这个case编号跟代码一致
- bool: 是否成功从channle中读取了数据，如果选中的case是从channel中读数据，则该返回值表示是否读取成功。
selectgo实现伪代码如下：
func selectgo(cas0 *scase, order0 *uint16, ncases int) (int, bool) {
//1. 锁定scase语句中所有的channel
//2. 按照随机顺序检测scase中的channel是否ready
// 2.1 如果case可读，则读取channel中数据，解锁所有的channel，然后返回(case index, true)
// 2.2 如果case可写，则将数据写入channel，解锁所有的channel，然后返回(case index, false)
// 2.3 所有case都未ready，则解锁所有的channel，然后返回（default index, false）
//3. 所有case都未ready，且没有default语句
// 3.1 将当前协程加入到所有channel的等待队列
// 3.2 当将协程转入阻塞，等待被唤醒
//4. 唤醒后返回channel对应的case index
// 4.1 如果是读操作，解锁所有的channel，然后返回(case index, true)
// 4.2 如果是写操作，解锁所有的channel，然后返回(case index, false)
}
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特别说明：对于读channel的case来说，如case elem, ok := <-chan1:, 如果channel有可能被其他协程关闭的情况下，一定要检测读取是否成功，因为close的channel也有可能返回，此时ok == false。
# 4. 总结
- select语句中除default外，每个case操作一个channel，要么读要么写
- select语句中除default外，各case执行顺序是随机的
- select语句中如果没有default语句，则会阻塞等待任一case
- select语句中读操作要判断是否成功读取，关闭的channel也可以读取