Golang中Select添加Default分支为何触发死锁？

问题重现 #

当在接收通道的Select语句中添加default分支时，代码运行会触发死锁：

package main

import (
    "sync"
)

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(2)

    a := make(chan int)

    go func() {
        defer wg.Done()
        for {
            var (
                name string
                x    int
                ok   bool
            )

            select {
            case x, ok = <-a:
                name = "a"
            default:
                println("default error")
            }

            if !ok {
                return
            }

            println(name, x, ok)
        }

    }()
    go func() {
        defer wg.Done()
        defer close(a)

        for i := 0; i < 10; i++ {
            select {
            case a <- i:
            }
        }
    }()

    wg.Wait()
}

运行输出：

a 0 true
default error
fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

移除default分支后，代码运行完全正常：

package main

import (
    "sync"
)

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(2)

    a := make(chan int)

    go func() {
        defer wg.Done()
        for {
            var (
                name string
                x    int
                ok   bool
            )

            select {
            case x, ok = <-a:
                name = "a"
            }

            if !ok {
                return
            }

            println(name, x, ok)
        }

    }()
    go func() {
        defer wg.Done()
        defer close(a)

        for i := 0; i < 10; i++ {
            select {
            case a <- i:
            }
        }
    }()

    wg.Wait()
}

运行输出：

a 0 true
a 1 true
a 2 true
a 3 true
a 4 true
a 5 true
a 6 true
a 7 true
a 8 true
a 9 true

死锁原因分析 #

• 无缓冲通道的核心特性：代码中创建的a是无缓冲通道，这类通道的发送和接收操作必须配对执行——发送方会阻塞直到有接收方准备好接收数据，接收方也会阻塞直到通道中有数据可接收。
• 带default的Select行为：当Select语句包含default分支时，如果所有case对应的通道操作都无法立即执行，会立刻执行default分支，不会阻塞等待。
• 死锁的具体触发流程：
  1. 发送方发送第一个值0，接收方正常接收并打印，此时通道回到空状态。
  2. 接收方再次进入循环，Select检测到通道无数据可接收，直接执行default分支打印"default error"，由于ok仍然是true（没有接收到通道关闭的信号），循环会继续执行。
  3. 此时发送方尝试发送下一个值1，但无缓冲通道需要接收方处于等待接收的状态才能完成发送，而接收方一直在循环执行default分支，根本没有在等待接收数据，发送方因此陷入阻塞。
  4. 接收方不断重复执行default分支，永远不会退出循环；发送方阻塞在发送操作上；主goroutine阻塞在wg.Wait()上。所有goroutine都进入无法推进的阻塞状态，最终触发死锁。
• 移除default后的正常逻辑：接收方的Select没有default分支，会一直阻塞在case x, ok = <-a:上等待数据。发送方发送数据时，接收方会被唤醒处理数据，发送完成后继续下一次发送，直到所有10个值发送完毕，发送方关闭通道。接收方收到通道关闭的信号（ok=false）后退出循环，所有goroutine正常结束，不会触发死锁。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Syuan-Cheng