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- GoLang之Mutex底层系列一(锁、正常模式、饥饿模式)
GoLang之Mutex底层系列一(锁、正常模式、饥饿模式)
Mutex这个名称的由来，应该是Mutual exclusion的前缀组合,俗称互斥体或者互斥锁。
Go中Mutex的数据结构如下这样的，因为足够简单，所以不需要额外的初始化，此结构的零值就是一个有效的互斥锁，处于Unlocked状态。state存储的是互斥锁的状态，加锁和解锁都是通过atomic包提供的函数原子性来操作该字段。sema用作一个信号量，主要用于等待队列。
Mutex有两种模式，在正常模式下，一个尝试加锁的goroutine会先自旋几次，尝试通过原子操作获得锁，
若几次自旋之后仍不能获得锁，则通过信号量排队等待。
所有等待者会按照先入先出FIFO的顺序排队。
但是当锁被释放，第一个等待者被唤醒后并不会直接拥有锁，而是需要和后来者竞争，也就是那些处于自旋阶段，尚未排队等待的goroutine。这种情况下后来者更有优势，一方面，它们正在CPU上运行，自然比刚被唤醒的goroutine更有优势，另一方面处于自旋状态的goroutine可以有很多，而被唤醒的goroutine每次只有一个，所以被唤醒的goroutine有很大概率拿不到锁。这种情况下它会被重新插入到队列的头部，而不是尾部。
而当一个goroutine本次加锁等待时间超过了1ms后，它会把当前Mutex从正常模式切换至“饥饿模式”。
在饥饿模式下，Mutex的所有权从执行Unlock的goroutine，直接传递给等待队列头部的goroutine，后来者不会自旋，也不会尝试获得锁，即使Mutex处于Unlocked的状态。它们会直接到队列的尾部排队等待。
当一个等待者获得锁之后，它会在以下两种情况时，将Mutex由饥饿模式切换回正常模式。
第一种情况是它的等待时间小于1ms，也就是它刚来不久
第二种情况是它是最后一个等待者，等待队列已经空了，后面自然就没有饥饿的goroutine了
综上所述，在正常模式下自旋和排队是同时存在的，执行lock的goroutine会先一边自旋，尝试几次后如果还没拿到锁，就需要去排队等待了，这种排队之前先让大家来抢的模式，能够有更高的吞吐量，因为频繁的挂起，唤醒goroutine会带来较多的开销。但是又不能无限制的自旋，要把自旋的开销控制在较小的范围内，所以在正常模式下，Mutex有更好的性能。 但是可能会出现队列尾端的goroutine迟迟抢不到锁(尾端延迟)的情况。
而饥饿模式不再尝试自旋，所有goroutine都要排队，严格的FIFO，对于防止出现尾端延迟来讲特别重要。
