Go Mutex 饥饿模式

 相关概念：

原子操作：

指那些不能够被打断的操作被称为原子操作，当有一个CPU在访问这块内容地址时，其他CPU就不能访问。

互斥锁：

用于保护临界区，确保同一时间只有一个线程访问数据（挂起，通过休眠来使线程阻塞）。

自旋锁：

指当一个线程在获取锁的时候，如果锁已经被其他线程获取，那么该线程将循环等待，然后不断地判断锁能否够被成功获取，直到拿到锁才会退出循环。获取锁的线程持续活跃，不挂起(不是通过休眠来使进程阻塞)，继续占有cpu

饥饿问题：

一些悲惨的G长时间获取不到锁，导致业务逻辑不能继续完整执行。而当前正在cpu上运行的goroutine可能会更先获取到锁，比如自旋锁。

新请求锁的goroutine更容易获取锁的原因：

用官方话说就是，新请求锁的 Goroutine具有优势，它正在CPU上执行，而且可能有好几个，所以刚刚唤醒的 Goroutine 有很大可能在锁竞争中失败.

饥饿模式：

解决问题：

主要解决了等待G队列的长尾问题（先进先出队列尾部的等待者一直无法获取到 mutex 的情况），防止G被饿死。但性能较低（由于新进入的活跃G起初处于自旋状态(消耗CPU资源)，所以避免了G的切换调度）

执行过程：

饥饿模式下，直接由unlock把锁交给等待队列中排在第一位的G，同时，饥饿模式下，新进来的G不会参与抢锁也不会进入自旋状态(禁用自旋)，会直接进入等待队列的尾部排队。

触发条件：

(1) 当一个G等待锁时间超过1毫秒时，Mutex切换到饥饿模式

取消条件：

(1) 当一个G获取到锁且在等待队列的末尾（等待队列的所有任务执行完了），那么Mutex切换回正常模式

(2) 这个G获取锁的等待时间在1ms内，那么Mutex切换回正常模式

Mutex结构：

编辑

type Mutex struct {
    state int32  // 表示锁当前的状态
    sema  uint32 // 信号量 用于向处于Gwaitting的G发送信号
}
// 状态值：
sema是个信号量，用来唤醒goroutine，初始为0，用于判断是否有可用资源。没有则一直等待。
state是一个4字节（32位）的变量，由于4部分组成，是锁的本体
(1) 0位判断当前锁是否上锁（锁定标志位，0：未锁定 1：锁定）
(2) 1位判断当前锁是否是被其他goroutine唤醒的（唤醒标志位，0：未唤醒 1：唤醒）
(3) 2位判断当前锁是否处于饥饿状态
(4) 3-31位用于计算当前等待的goroutine数量

关于锁的使用建议：

1. 写业务时不能全局使用同一个 Mutex

2. 千万不要将要加锁和解锁分到两个以上 Goroutine 中进行（容易形成死锁）

3. Mutex 千万不能被复制（包括不能通过函数参数传递），否则会复制传参前锁的状态：已锁定 or 未锁定。很容易产生死锁，关键是编译器还发现不了这个 Deadlock~

4. 尽量避免使用 Mutex，如果非使用不可，尽量多声明一些 Mutex，采用取模分片的方式去使用其中一个 Mutex（分段锁）（尽量减小锁的颗粒度）

更多可参考大佬文章：

1. Golang 并发编程与同步原语

2. 这可能是最容易理解的 Go Mutex 源码剖析 (什么是 Goroutine 排队?)