Go Select的實現

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select文法總結 select對應的每個case如果有已經準備好的case 則進行chan讀寫操作；若沒有則執行defualt語句；若都沒有則阻塞當前goroutine，直到某個chan準備好可讀或可寫，完成對應的case後退出。

Select的記憶體布局

瞭解chanel的實現後對select的文法有個疑問，select如何?多工，為什麼沒有在第一個channel操作時阻塞 從而導致後面的case都執行不了。為瞭解決疑問，對應代碼看一下彙編調用了哪些runtime層的函數，發現select文法塊被編譯器翻譯成了以下過程。

建立select–>註冊case–>執行select–>釋放select

select {  case c1 <-1: // non-blocking  case <-c2: // non-blocking  default: // will do this }

runtime.newselectruntime.selectsendruntime.selectrecvruntime.selectdefaultruntime.selectgo

select實際上是個hselect結構體，其中註冊的case放到scase中。scase儲存有當前case操作的hchan。pollorder指向的是亂序後的scase序號。lockorder中將要儲存的是每個case對應的hchan的地址。

type hselect struct {    tcase     uint16   // total count of scase[]    ncase     uint16   // currently filled scase[]    pollorder *uint16  // case poll order    lockorder **hchan  // channel lock order    scase     [1]scase // one per case (in order of appearance)}type scase struct {    elem        unsafe.Pointer // data element    c           *hchan         // chan    pc          uintptr        // return pc    kind        uint16    so          uint16 // vararg of selected bool    receivedp   *bool  // pointer to received bool (recv2)    releasetime int64}

select最後是[1]scase表示select中只儲存了一個case的空間，說明select只是個頭部，select後面儲存了所有的scase，這段Scases的大小就是tcase。在go runtime實現中經常看到這種頭部+連續記憶體的方式。

select的實現

select建立

在newSelect對象時已經知道了case的數目，並已經分配好上述空間。

func selectsize(size uintptr) uintptr {    selsize := unsafe.Sizeof(hselect{}) +        (size-1)*unsafe.Sizeof(hselect{}.scase[0]) +        size*unsafe.Sizeof(*hselect{}.lockorder) +        size*unsafe.Sizeof(*hselect{}.pollorder)    return round(selsize, _Int64Align)}func newselect(sel *hselect, selsize int64, size int32) {    if selsize != int64(selectsize(uintptr(size))) {        print("runtime: bad select size ", selsize, ", want ", selectsize(uintptr(size)), "\n")        throw("bad select size")    }    sel.tcase = uint16(size)    sel.ncase = 0    sel.lockorder = (**hchan)(add(unsafe.Pointer(&sel.scase), uintptr(size)*unsafe.Sizeof(hselect{}.scase[0])))    sel.pollorder = (*uint16)(add(unsafe.Pointer(sel.lockorder), uintptr(size)*unsafe.Sizeof(*hselect{}.lockorder)))}

註冊case

case channel有三種註冊 selectsend selectrecv selectdefault，分別對應著不同的case。他們的註冊方式一致，都是ncase+1，然後按照當前的index填充scases域的scase數組的相關欄位，主要是用case中的chan和case類型填充c和kind欄位。

func selectsendImpl(sel *hselect, c *hchan, pc uintptr, elem unsafe.Pointer, so uintptr) {    i := sel.ncase    sel.ncase = i + 1    cas := (*scase)(add(unsafe.Pointer(&sel.scase), uintptr(i)*unsafe.Sizeof(sel.scase[0])))    cas.pc = pc    cas.c = c    cas.so = uint16(so)    cas.kind = caseSend    cas.elem = elem}

select執行

pollorder儲存的是scase的序號，亂序是為了之後執行時的隨機性。

lockorder儲存了所有case中channel的地址，這裡按照地址大小堆排了一下lockorder對應的這片連續記憶體。對chan排序是為了去重，保證之後對所有channel上鎖時不會重複上鎖。

select語句執行時會對整個chanel加鎖

select語句會建立select對象 如果放在for迴圈中長期執行可能會頻繁的分配記憶體

select執行過程總結如下：

• 通過pollorder的序號，遍曆scase找出已經準備好的case。如果有就執行普通的chan讀寫操作。其中準備好的case是指可以不阻塞完成讀寫chan的case，或者讀已經關閉的chan的case。
• 如果沒有準備好的case，則嘗試defualt case。
• 如果以上都沒有，則把當前的G封裝好掛到scase所有chan的阻塞鏈表中，按照chan的操作類型掛到sendq或recvq中。
• 這個G被某個chan喚醒，遍曆scase找到目標case，放棄當前G在其他chan中的等待，返回。

func selectgoImpl(sel *hselect) (uintptr, uint16) {    // 對pollorder亂序 填充序號    // 對lockorder排序 填充scase中對應的hchan    // 通過lockorder遍曆每個chan上鎖    sellock(sel)loop:    // 按照pollorder的順序遍曆scase 查看有沒有case已經準備好    for i := 0; i < int(sel.ncase); i++ {        cas = &scases[pollorder[i]]        switch cas.kind {        case caseRecv:        case caseSend:        case caseDefault:            dfl = cas        }    }    // 如果沒有準備好的scase 則嘗試執行defaut    if dfl != nil {        selunlock(sel)        cas = dfl        goto retc    }    // 如果沒有任何可以執行的case 將當前的G掛到所有case對應的chan    // 的等待鏈表sendq或recvq上 等待被喚醒    for i := 0; i < int(sel.ncase); i++ {        cas = &scases[pollorder[i]]        c = cas.c        sg := acquireSudog()        switch cas.kind {        case caseRecv:            c.recvq.enqueue(sg)        case caseSend:            c.sendq.enqueue(sg)        }    }    gp.param = nil    gopark(selparkcommit, unsafe.Pointer(sel), "select",     traceEvGoBlockSelect|futile, 2)    // 被喚醒後又上鎖！    sellock(sel)    sg = (*sudog)(gp.param)    gp.param = nil    // 喚醒了當前G的sudoG是sg 遍曆之前儲存的sglist鏈表匹配    for i := int(sel.ncase) - 1; i >= 0; i-- {        k = &scases[pollorder[i]]        if sg == sglist {            cas = k        } else {            // 若不匹配則收回當前G在這個chan中的排隊            c = k.c            if k.kind == caseSend {                c.sendq.dequeueSudoG(sglist)            } else {                c.recvq.dequeueSudoG(sglist)            }        }        sgnext = sglist.waitlink        releaseSudog(sglist)        sglist = sgnext    }    selunlock(sel)    goto retcretc:    return cas.pc, cas.so}

參考文章

select in go runtime

Go1.5源碼剖析