互斥锁 Mutex

底层原理

死锁

互斥锁内部流程

• mu.Lock()：
  • 当 Goroutine 调用 mu.Lock() 时，首先会检查这个锁的状态：
  • 如果锁未被持有，则 Goroutine 成功获得锁，继续执行。
  • 如果锁已经被其他 Goroutine 持有，则当前 Goroutine 被挂起，等待锁释放。
• 自旋尝试
  • go.18 引入自旋锁 基本思想是，在获取锁时，如果发现锁已经被持有，线程（或 Goroutine）不会立即进入阻塞状态，而是会在一个短时间内反复尝试获取锁，这个过程称为“自旋”。自旋锁特别适用于锁持有时间很短的场景，因为它可以避免线程上下文切换带来的开销。
• 等待队列：
  • 当锁被占用时，所有尝试获取锁的 Goroutine 会被放入一个等待队列中（类似于 FIFO 队列）。
  • 被挂起的 Goroutine 不会消耗 CPU，Go 运行时会将这些 Goroutine 暂时停止，直到锁被释放。
• mu.Unlock()：
  • 持有锁的 Goroutine 调用 mu.Unlock() 释放锁时，Go 运行时会从等待队列中唤醒一个等待的 Goroutine，这个 Goroutine 会继续尝试获取锁。
  • 如果没有等待的 Goroutine，锁将直接变为可用状态。

饥饿问题

在高并发争抢锁的场景中，新来的goroutine 也参与竞争，有可能每次都是被新的goroutine 获得锁的机会，在极端场景下，等待中的goroutine可能一直获取不到锁。

go1.9中 mutex 增加来饥饿模式(mutexStarving),让获取锁更加公平，不公平的等待时间限制在 1ms

饥饿模式的工作原理：

• 当一个goroutine等待锁超过1毫秒时，mutex会切换到饥饿模式。
• 在饥饿模式下，mutex的所有权会直接从解锁的goroutine转移到等待时间最长的goroutine。
• 新来的goroutine不会尝试获取锁，即使锁看起来是空闲的，它们会排到等待队列的尾部。

饥饿模式的退出：

• 当一个等待的goroutine获取了锁，并且满足以下条件之一时，mutex会退出饥饟模式：
  • a) 它是队列中的最后一个等待者，或者
  • b) 它等待的时间少于1毫秒

饥饿模式的优点：

• 确保了锁分配的公平性，防止了长时间的饥饿现象。
• 提高了在高并发情况下的性能表现。