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go語言提供了一種開箱即用的共享資源的方式，互斥鎖(sync.Mutex), sync.Mutex的零值表示一個沒有被鎖的，可以直接使用的，一個goroutine獲得互斥鎖后其他的goroutine只能等到這個gorutine釋放該互斥鎖,在Mutex結構中只公開了兩個函數，分別是Lock和Unlock，在使用互斥鎖的時候非常簡單，本文并不闡述使用。
在使用sync.Mutex的時候千萬不要做值拷貝，因為這樣可能會導致鎖失效。當我們打開我們的IDE時候跳到我們的sync.Mutex 代碼中會發現它有如下的結構:
type Mutex struct {
state int32 //互斥鎖上鎖狀態枚舉值如下所示
sema uint32 //信號量，向處于Gwaitting的G發送信號
}
const (
mutexLocked = 1 << iota // 1 互斥鎖是鎖定的
mutexWoken // 2 喚醒鎖
mutexWaiterShift = iota // 2 統計阻塞在這個互斥鎖上的goroutine數目需要移位的數值
)
上面的state值分別為 0(可用) 1(被鎖) 2~31等待隊列計數
下面是互斥鎖的源碼，這里會有四個比較重要的方法需要提前解釋，分別是runtime_canSpin，runtime_doSpin，runtime_SemacquireMutex，runtime_Semrelease，
1、runtime_canSpin：比較保守的自旋，golang中自旋鎖并不會一直自旋下去，在runtime包中runtime_canSpin方法做了一些限制, 傳遞過來的iter大等于4或者cpu核數小等于1，最大邏輯處理器大于1，至少有個本地的P隊列，并且本地的P隊列可運行G隊列為空。
//go:linkname sync_runtime_canSpin sync.runtime_canSpin
func sync_runtime_canSpin(i int) bool {
if i >= active_spin || ncpu <= 1 || gomaxprocs <= int32(sched.npidle+sched.nmspinning)+1 {
return false
}
if p := getg().m.p.ptr(); !runqempty(p) {
return false
}
return true
}
2、 runtime_doSpin：會調用procyield函數，該函數也是匯編語言實現。函數內部循環調用PAUSE指令。PAUSE指令什么都不做，但是會消耗CPU時間，在執行PAUSE指令時，CPU不會對它做不必要的優化。
//go:linkname sync_runtime_doSpin sync.runtime_doSpin
func sync_runtime_doSpin() {
procyield(active_spin_cnt)
}
3、runtime_SemacquireMutex:
//go:linkname sync_runtime_SemacquireMutex sync.runtime_SemacquireMutex
func sync_runtime_SemacquireMutex(addr *uint32) {
semacquire(addr, semaBlockProfile|semaMutexProfile)
}
4、runtime_Semrelease:
//go:linkname sync_runtime_Semrelease sync.runtime_Semrelease
func sync_runtime_Semrelease(addr *uint32) {
semrelease(addr)
}
Mutex的Lock函數定義如下
func (m *Mutex) Lock() {
//先使用CAS嘗試獲取鎖
if atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, 0, mutexLocked) {
//這里是-race不需要管它
if race.Enabled {
race.Acquire(unsafe.Pointer(m))
}
//成功獲取返回
return
}
awoke := false //循環標記
iter := 0 //循環計數器
for {
old := m.state //獲取當前鎖狀態
new := old | mutexLocked //將當前狀態最后一位指定1
if old&mutexLocked != 0 { //如果所以被占用
if runtime_canSpin(iter) { //檢查是否可以進入自旋鎖
if !awoke && old&mutexWoken == 0 && old>>mutexWaiterShift != 0 &&
atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, old, old|mutexWoken) {
//awoke標記為true
awoke = true
}
//進入自旋狀態
runtime_doSpin()
iter++
continue
}
//沒有獲取到鎖，當前G進入Gwaitting狀態
new = old + 1<<mutexWaiterShift
}
if awoke {
if new&mutexWoken == 0 {
throw("sync: inconsistent mutex state")
}
//清除標記
new &^= mutexWoken
}
//更新狀態
if atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, old, new) {
if old&mutexLocked == 0 {
break
}
// 鎖請求失敗,進入休眠狀態,等待信號喚醒后重新開始循環
runtime_SemacquireMutex(&m.sema)
awoke = true
iter = 0
}
}
if race.Enabled {
race.Acquire(unsafe.Pointer(m))
}
}
Mutex的Unlock函數定義如下
func (m *Mutex) Unlock() {
if race.Enabled {
_ = m.state
race.Release(unsafe.Pointer(m))
}
// 移除標記
new := atomic.AddInt32(&m.state, -mutexLocked)
if (new+mutexLocked)&mutexLocked == 0 {
throw("sync: unlock of unlocked mutex")
}
old := new
for {
//當休眠隊列內的等待計數為0或者自旋狀態計數器為0，退出
if old>>mutexWaiterShift == 0 || old&(mutexLocked|mutexWoken) != 0 {
return
}
// 減少等待次數，添加清除標記
new = (old - 1<<mutexWaiterShift) | mutexWoken
if atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, old, new) {
// 釋放鎖,發送釋放信號
runtime_Semrelease(&m.sema)
return
}
old = m.state
}
}
互斥鎖無沖突是最簡單的情況了，有沖突時，首先進行自旋，，因為大多數的Mutex保護的代碼段都很短，經過短暫的自旋就可以獲得；如果自旋等待無果，就只好通過信號量來讓當前Goroutine進入Gwaitting狀態。
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持億速云。
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