學會 Go select 語句,輕鬆實現高效併發
哈嘍大家好,我是陳明勇,本文介紹的內容是 Go
select
語句。如果本文對你有幫助,不妨點個贊,如果你是 Go
語言初學者,不妨點個關注,一起成長一起進步,如果本文有錯誤的地方,歡迎指出!
前言
在 Go
語言中,Goroutine
和 Channel
是非常重要的併發編程概念,它們可以幫助我們解決併發編程中的各種問題。關於它們的基本概念和用法,前面的文章 一文初探 Goroutine 與 channel 中已經進行了介紹。而本文將重點介紹 select
,它是協調多個 channel
的橋樑。
select 介紹
什麼是 select
select
是 Go
語言中的一種控制結構,用於在多個通信操作中選擇一個可執行的操作。它可以協調多個 channel
的讀寫操作,使得我們能夠在多個 channel
中進行非阻塞的數據傳輸、同步和控制。
爲什麼需要 select
Go
語言中的 select
語句是一種用於多路複用通道的機制,它允許在多個通道上等待並處理消息。相比於簡單地使用 for
循環遍歷通道,使用 select
語句能夠更加高效地管理多個通道。
以下是一些 select
語句的使用場景:
-
等待多個通道的消息(多路複用)
當我們需要等待多個通道的消息時,使用
select
語句可以非常方便地等待這些通道中的任意一個通道有消息到達,從而避免了使用多個 goroutine 進行同步和等待。 -
超時等待通道消息
當我們需要在一段時間內等待某個通道有消息到達時,使用
select
語句可以與time
包結合使用實現定時等待。 -
在通道上進行非阻塞讀寫
在使用通道進行讀寫時,如果通道沒有數據,讀操作或寫操作將會阻塞。但是使用
select
語句結合default
分支可以實現非阻塞讀寫,從而避免了死鎖或死循環等問題。
因此,select
的主要作用是在處理多個通道時提供了一種高效且易於使用的機制,簡化了多個 goroutine
的同步和等待,使程序更加可讀、高效和可靠。
select 基礎
語法
select {
case <- channel1:
// channel1準備好了
case data := <- channel2:
// channel2準備好了,並且可以讀取到數據data
case channel3 <- data:
// channel3準備好了,並且可以往其中寫入數據data
default:
// 沒有任何channel準備好了
}
其中, <- channel1
表示讀取 channel1
的數據,data <- channel2
表示用 data
去接收數據;channel3 <- data
表示往 channel3
中寫入數據。
select
的語法形式類似於 switch
,但是它只能用於 channel
操作。在 select
語句中,我們可以定義多個 case
,每個 case
都是一個 channel
操作,用於讀取或寫入數據。如果有多個 case
同時可執行,則會隨機選擇其中一個。如果沒有任何可執行的 case
,則會執行 default
分支(如果存在),或者阻塞等待直到至少有一個 case
可執行爲止。
基本用法
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
ch1 := make(chanint)
ch2 := make(chanint)
gofunc() {
time.Sleep(1 * time.Second)
ch1 <- 1
}()
gofunc() {
time.Sleep(2 * time.Second)
ch2 <- 2
}()
for i := 0; i < 2; i++ {
select {
case data, ok := <-ch1:
if ok {
fmt.Println("從 ch1 接收到數據:", data)
} else {
fmt.Println("通道已被關閉")
}
case data, ok := <-ch2:
if ok {
fmt.Println("從 ch2接收到數據: ", data)
} else {
fmt.Println("通道已被關閉")
}
}
}
select {
case data, ok := <-ch1:
if ok {
fmt.Println("從 ch1 接收到數據:", data)
} else {
fmt.Println("通道已被關閉")
}
case data, ok := <-ch2:
if ok {
fmt.Println("從 ch2接收到數據: ", data)
} else {
fmt.Println("通道已被關閉")
}
default:
fmt.Println("沒有接收到數據,走 default 分支")
}
}
執行結果
從 ch1 接收到數據: 1
從 ch2接收到數據: 2
沒有接收到數據,走 default 分支
上述示例中,首先創建了兩個 channel
,ch1
和 ch2
,分別在不同的 goroutine
中向兩個 channel
中寫入數據。然後,在主 goroutine
中使用 select
語句監聽兩個channel
,一旦某個 channel
上有數據流動,就打印出相應的數據。由於 ch1
中的數據比 ch2
中的數據先到達,因此首先會打印出 "從 ch1 接收到數據: 1"
,然後纔打印出 "從 ch2接收到數據: 2"
。
爲了方便測試 default
分支,我寫了兩個 select
代碼塊,執行到第二個 select
代碼塊的時候,由於 ch1
和 ch2
都沒有數據了,因此執行 default
分支,打印 "沒有接收到數據,走 default 分支"
。
一些使用 select 與 channel 結合的場景
實現超時控制
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
ch := make(chanint)
gofunc() {
time.Sleep(3 * time.Second)
ch <- 1
}()
select {
case data, ok := <-ch:
if ok {
fmt.Println("接收到數據: ", data)
} else {
fmt.Println("通道已被關閉")
}
case <-time.After(2 * time.Second):
fmt.Println("超時了!")
}
}
執行結果爲:超時了!
。
在這個例子中,程序將在 3 秒後向 ch
通道里寫入數據,而我在 select
代碼塊裏設置的超時時間爲 2 秒,如果在 2 秒內沒有接收到數據,則會觸發超時處理。
實現多任務併發控制
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
ch := make(chanint)
for i := 0; i < 10; i++ {
gofunc(id int) {
ch <- id
}(i)
}
for i := 0; i < 10; i++ {
select {
case data, ok := <-ch:
if ok {
fmt.Println("任務完成:", data)
} else {
fmt.Println("通道已被關閉")
}
}
}
}
執行結果(每次執行的順序都會不一致):
任務完成:1
任務完成:5
任務完成:2
任務完成:3
任務完成:4
任務完成:0
任務完成:9
任務完成:6
任務完成:7
任務完成:8
在這個例子中,啓動了 10 個 goroutine
併發執行任務,並使用一個 channel
來接收任務的完成情況。在主函數中,使用 select
語句監聽這個 channel
,每當接收到一個完成的任務時,就進行處理。
監聽多個通道的消息
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
ch1 := make(chanint)
ch2 := make(chanint)
// 開啓 goroutine 1 用於向通道 ch1 發送數據
gofunc() {
for i := 0; i < 5; i++ {
ch1 <- i
time.Sleep(time.Second)
}
}()
// 開啓 goroutine 2 用於向通道 ch2 發送數據
gofunc() {
for i := 5; i < 10; i++ {
ch2 <- i
time.Sleep(time.Second)
}
}()
// 主 goroutine 從 ch1 和 ch2 中接收數據並打印
for i := 0; i < 10; i++ {
select {
case data := <-ch1:
fmt.Println("Received from ch1:", data)
case data := <-ch2:
fmt.Println("Received from ch2:", data)
}
}
fmt.Println("Done.")
}
執行結果(每次執行程序打印的順序都不一致):
Received from ch2: 5
Received from ch1: 0
Received from ch1: 1
Received from ch2: 6
Received from ch1: 2
Received from ch2: 7
Received from ch1: 3
Received from ch2: 8
Received from ch1: 4
Received from ch2: 9
Done.
該示例代碼中,通過使用 select
多路複用,可以同時監聽多個通道的數據,並避免了使用多個 goroutine
進行同步和等待的問題。
使用 default 實現非阻塞讀寫
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
ch := make(chanint, 1)
gofunc() {
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
}
}
}
執行結果(每次執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
這個代碼中,使用了 default
分支來實現非阻塞的通道讀取和寫入操作。在 select
語句中,如果有通道已經準備好進行讀寫操作,那麼就會執行相應的分支。但是如果沒有任何通道準備好讀寫,那麼就會執行 default
分支中的代碼。
select 的注意事項
以下是關於 select
語句的一些注意事項:
-
select
語句只能用於通信操作,如channel
的讀寫,不能用於普通的計算或函數調用。 -
select
語句會阻塞,直到至少有一個case
語句滿足條件。如果有多個case
語句滿足條件,則會隨機選擇一個執行。 -
如果沒有
case
語句滿足條件,並且有default
語句,則會執行default
語句。 -
在
select
語句中使用channel
時,必須保證channel
是已經初始化的。 -
如果一個通道被關閉,那麼仍然可以從它中讀取數據,直到它被清空,此時會返回通道元素類型的零值和一個布爾值,指示通道是否已關閉。
總之,在使用 select
語句時,要仔細考慮每個 case
語句的條件和執行順序,避免死鎖和其他問題。
總結
本文主要介紹了 Go
語言中的 select
語句。在文章中,首先介紹了 select
的基本概念,包括它是一種用於在多個通道之間進行選擇的語句,以及爲什麼需要使用 select
。
接下來,文章詳細介紹了 select
的基礎知識,包括語法和基礎用法。在語法方面,講解了 select
語句的基本結構以及如何使用 case
子句進行通道選擇。在基礎用法方面,介紹瞭如何使用 select
語句進行通道的讀取和寫入操作,並講解了一些注意事項。
在接下來的內容中,文章列舉了一些使用 select
與 channel
結合的場景。這些場景包括實現超時控制、實現多任務併發控制、監聽多個通道的消息以及使用 default
實現非阻塞讀寫。對於每個場景,文章都詳細介紹瞭如何使用 select
語句實現。
最後,文章總結了 select
的注意事項,包括選擇的通道必須是可讀或可寫的通道、select
語句中的 case
子句必須是通道操作或者空的 default
子句,不能是其他類型的語句等等。
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