怎么使用Go?select語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)高效并發(fā)

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select 介紹

什么是 select

select 是 Go 語(yǔ)言中的一種控制結(jié)構(gòu)，用于在多個(gè)通信操作中選擇一個(gè)可執(zhí)行的操作。它可以協(xié)調(diào)多個(gè) channel 的讀寫(xiě)操作，使得我們能夠在多個(gè) channel 中進(jìn)行非阻塞的數(shù)據(jù)傳輸、同步和控制。

為什么需要 select

Go 語(yǔ)言中的 select 語(yǔ)句是一種用于多路復(fù)用通道的機(jī)制，它允許在多個(gè)通道上等待并處理消息。相比于簡(jiǎn)單地使用 for 循環(huán)遍歷通道，使用 select 語(yǔ)句能夠更加高效地管理多個(gè)通道。

以下是一些 select 語(yǔ)句的使用場(chǎng)景：

1.等待多個(gè)通道的消息（多路復(fù)用）

當(dāng)我們需要等待多個(gè)通道的消息時(shí)，使用 select 語(yǔ)句可以非常方便地等待這些通道中的任意一個(gè)通道有消息到達(dá)，從而避免了使用多個(gè)goroutine進(jìn)行同步和等待。

2.超時(shí)等待通道消息

當(dāng)我們需要在一段時(shí)間內(nèi)等待某個(gè)通道有消息到達(dá)時(shí)，使用 select 語(yǔ)句可以與 time 包結(jié)合使用實(shí)現(xiàn)定時(shí)等待。

3.在通道上進(jìn)行非阻塞讀寫(xiě)

在使用通道進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，如果通道沒(méi)有數(shù)據(jù)，讀操作或?qū)懖僮鲗?huì)阻塞。但是使用 select 語(yǔ)句結(jié)合 default 分支可以實(shí)現(xiàn)非阻塞讀寫(xiě)，從而避免了死鎖或死循環(huán)等問(wèn)題。

因此，select 的主要作用是在處理多個(gè)通道時(shí)提供了一種高效且易于使用的機(jī)制，簡(jiǎn)化了多個(gè) goroutine 的同步和等待，使程序更加可讀、高效和可靠。

select 基礎(chǔ)

語(yǔ)法

select {
    case <- channel1:
        // channel1準(zhǔn)備好了
    case data := <- channel2:
        // channel2準(zhǔn)備好了，并且可以讀取到數(shù)據(jù)data
    case channel3 <- data:
        // channel3準(zhǔn)備好了，并且可以往其中寫(xiě)入數(shù)據(jù)data
    default:
        // 沒(méi)有任何channel準(zhǔn)備好了
}

其中， <- channel1 表示讀取 channel1 的數(shù)據(jù)，data <- channel2 表示用 data 去接收數(shù)據(jù)；channel3 <- data 表示往 channel3 中寫(xiě)入數(shù)據(jù)。

select 的語(yǔ)法形式類似于 switch，但是它只能用于 channel 操作。在 select 語(yǔ)句中，我們可以定義多個(gè) case，每個(gè) case 都是一個(gè) channel 操作，用于讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)。如果有多個(gè) case 同時(shí)可執(zhí)行，則會(huì)隨機(jī)選擇其中一個(gè)。如果沒(méi)有任何可執(zhí)行的 case，則會(huì)執(zhí)行 default 分支（如果存在），或者阻塞等待直到至少有一個(gè) case 可執(zhí)行為止。

基本用法

package main

import (
   "fmt"
   "time"
)

func main() {
   ch2 := make(chan int)
   ch3 := make(chan int)

   go func() {
      time.Sleep(1 * time.Second)
      ch2 <- 1
   }()

   go func() {
      time.Sleep(2 * time.Second)
      ch3 <- 2
   }()
   for i := 0; i < 2; i++ {
      select {
      case data, ok := <-ch2:
         if ok {
            fmt.Println("從 ch2 接收到數(shù)據(jù):", data)
         } else {
            fmt.Println("通道已被關(guān)閉")
         }
      case data, ok := <-ch3:
         if ok {
            fmt.Println("從 ch3接收到數(shù)據(jù): ", data)
         } else {
            fmt.Println("通道已被關(guān)閉")
         }
      }
   }

   select {
   case data, ok := <-ch2:
      if ok {
         fmt.Println("從 ch2 接收到數(shù)據(jù):", data)
      } else {
         fmt.Println("通道已被關(guān)閉")
      }
   case data, ok := <-ch3:
      if ok {
         fmt.Println("從 ch3接收到數(shù)據(jù): ", data)
      } else {
         fmt.Println("通道已被關(guān)閉")
      }
   default:
      fmt.Println("沒(méi)有接收到數(shù)據(jù)，走 default 分支")
   }
}

執(zhí)行結(jié)果

從 ch2 接收到數(shù)據(jù): 1
從 ch3接收到數(shù)據(jù):  2
沒(méi)有接收到數(shù)據(jù)，走 default 分支

上述示例中，首先創(chuàng)建了兩個(gè) channel，ch2 和 ch3，分別在不同的 goroutine 中向兩個(gè) channel 中寫(xiě)入數(shù)據(jù)。然后，在主 goroutine 中使用 select 語(yǔ)句監(jiān)聽(tīng)兩個(gè)channel，一旦某個(gè) channel 上有數(shù)據(jù)流動(dòng)，就打印出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。由于 ch2 中的數(shù)據(jù)比 ch3 中的數(shù)據(jù)先到達(dá)，因此首先會(huì)打印出 "從 ch2 接收到數(shù)據(jù): 1"，然后才打印出 "從 ch3接收到數(shù)據(jù): 2"。

為了方便測(cè)試 default 分支，我寫(xiě)了兩個(gè) select 代碼塊，執(zhí)行到第二個(gè) select 代碼塊的時(shí)候，由于 ch2 和 ch3 都沒(méi)有數(shù)據(jù)了，因此執(zhí)行 default 分支，打印 "沒(méi)有接收到數(shù)據(jù)，走 default 分支"。

一些使用 select 與 channel 結(jié)合的場(chǎng)景

實(shí)現(xiàn)超時(shí)控制

package main

import (
   "fmt"
   "time"
)

func main() {
   ch := make(chan int)
   go func() {
      time.Sleep(3 * time.Second)
      ch <- 1
   }()

   select {
   case data, ok := <-ch:
      if ok {
         fmt.Println("接收到數(shù)據(jù): ", data)
      } else {
         fmt.Println("通道已被關(guān)閉")
      }
   case <-time.After(2 * time.Second):
      fmt.Println("超時(shí)了！")
   }
}

執(zhí)行結(jié)果為：超時(shí)了！。

在這個(gè)例子中，程序?qū)⒃?3 秒后向 ch 通道里寫(xiě)入數(shù)據(jù)，而我在 select 代碼塊里設(shè)置的超時(shí)時(shí)間為 2 秒，如果在 2 秒內(nèi)沒(méi)有接收到數(shù)據(jù)，則會(huì)觸發(fā)超時(shí)處理。

實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并發(fā)控制

package main

import (
   "fmt"
)

func main() {
   ch := make(chan int)

   for i := 0; i < 10; i++ {
      go func(id int) {
         ch <- id
      }(i)
   }

   for i := 0; i < 10; i++ {
      select {
      case data, ok := <-ch:
         if ok {
            fmt.Println("任務(wù)完成：", data)
         } else {
            fmt.Println("通道已被關(guān)閉")
         }
      }
   }
}

執(zhí)行結(jié)果（每次執(zhí)行的順序都會(huì)不一致）：

任務(wù)完成： 1
任務(wù)完成： 5
任務(wù)完成： 2
任務(wù)完成： 3
任務(wù)完成： 4
任務(wù)完成： 0
任務(wù)完成： 9
任務(wù)完成： 6
任務(wù)完成： 7
任務(wù)完成： 8

在這個(gè)例子中，啟動(dòng)了 10 個(gè) goroutine 并發(fā)執(zhí)行任務(wù)，并使用一個(gè) channel 來(lái)接收任務(wù)的完成情況。在主函數(shù)中，使用 select 語(yǔ)句監(jiān)聽(tīng)這個(gè) channel，每當(dāng)接收到一個(gè)完成的任務(wù)時(shí)，就進(jìn)行處理。

監(jiān)聽(tīng)多個(gè)通道的消息

package main

import (
   "fmt"
   "time"
)

func main() {
   ch2 := make(chan int)
   ch3 := make(chan int)

   // 開(kāi)啟 goroutine 1 用于向通道 ch2 發(fā)送數(shù)據(jù)
   go func() {
      for i := 0; i < 5; i++ {
         ch2 <- i
         time.Sleep(time.Second)
      }
   }()

   // 開(kāi)啟 goroutine 2 用于向通道 ch3 發(fā)送數(shù)據(jù)
   go func() {
      for i := 5; i < 10; i++ {
         ch3 <- i
         time.Sleep(time.Second)
      }
   }()

   // 主 goroutine 從 ch2 和 ch3 中接收數(shù)據(jù)并打印
   for i := 0; i < 10; i++ {
      select {
      case data := <-ch2:
         fmt.Println("Received from ch2:", data)
      case data := <-ch3:
         fmt.Println("Received from ch3:", data)
      }
   }

   fmt.Println("Done.")
}

執(zhí)行結(jié)果（每次執(zhí)行程序打印的順序都不一致）：

Received from ch3: 5
Received from ch2: 0
Received from ch2: 1
Received from ch3: 6
Received from ch2: 2
Received from ch3: 7
Received from ch2: 3
Received from ch3: 8
Received from ch2: 4
Received from ch3: 9
Done.

該示例代碼中，通過(guò)使用 select 多路復(fù)用，可以同時(shí)監(jiān)聽(tīng)多個(gè)通道的數(shù)據(jù)，并避免了使用多個(gè) goroutine 進(jìn)行同步和等待的問(wèn)題。

使用 default 實(shí)現(xiàn)非阻塞讀寫(xiě)

import (
   "fmt"
   "time"
)

func main() {
   ch := make(chan int, 1)

   go func() {
      for i := 1; i <= 5; i++ {
         ch <- i
         time.Sleep(1 * time.Second)
      }
      close(ch)
   }()

   for {
      select {
      case val, ok := <-ch:
         if ok {
            fmt.Println(val)
         } else {
            ch = nil
         }
      default:
         fmt.Println("No value ready")
         time.Sleep(500 * time.Millisecond)
      }
      if ch == nil {
         break
      }
   }
}

執(zhí)行結(jié)果（每次執(zhí)行程序打印的順序都不一致）：

No value ready
1
No value ready
2
No value ready
No value ready
3
No value ready
No value ready
4
No value ready
No value ready
5
No value ready
No value ready

這個(gè)代碼中，使用了 default 分支來(lái)實(shí)現(xiàn)非阻塞的通道讀取和寫(xiě)入操作。在 select 語(yǔ)句中，如果有通道已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)行讀寫(xiě)操作，那么就會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的分支。但是如果沒(méi)有任何通道準(zhǔn)備好讀寫(xiě)，那么就會(huì)執(zhí)行 default 分支中的代碼。

select 的注意事項(xiàng)

以下是關(guān)于 select 語(yǔ)句的一些注意事項(xiàng)：

• select 語(yǔ)句只能用于通信操作，如 channel 的讀寫(xiě)，不能用于普通的計(jì)算或函數(shù)調(diào)用。

• select 語(yǔ)句會(huì)阻塞，直到至少有一個(gè) case 語(yǔ)句滿足條件。 如果有多個(gè) case 語(yǔ)句滿足條件，則會(huì)隨機(jī)選擇一個(gè)執(zhí)行。

• 如果沒(méi)有 case 語(yǔ)句滿足條件，并且有 default 語(yǔ)句，則會(huì)執(zhí)行 default 語(yǔ)句。

• 在 select 語(yǔ)句中使用 channel 時(shí)，必須保證 channel 是已經(jīng)初始化的。

• 如果一個(gè)通道被關(guān)閉，那么仍然可以從它中讀取數(shù)據(jù)，直到它被清空，此時(shí)會(huì)返回通道元素類型的零值和一個(gè)布爾值，指示通道是否已關(guān)閉。

總之，在使用 select 語(yǔ)句時(shí)，要仔細(xì)考慮每個(gè) case 語(yǔ)句的條件和執(zhí)行順序，避免死鎖和其他問(wèn)題。

到此，關(guān)于“怎么使用Go select語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)高效并發(fā)”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)?lái)更多實(shí)用的文章！