go語(yǔ)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(gè)沒有被鎖的，可以直接使用的，一個(gè)goroutine獲得互斥鎖后其他的goroutine只能等到這個(gè)gorutine釋放該互斥鎖,在Mutex結(jié)構(gòu)中只公開了兩個(gè)函數(shù)，分別是Lock和Unlock，在使用互斥鎖的時(shí)候非常簡(jiǎn)單，本文并不闡述使用。
在使用sync.Mutex的時(shí)候千萬(wàn)不要做值拷貝，因?yàn)檫@樣可能會(huì)導(dǎo)致鎖失效。當(dāng)我們打開我們的IDE時(shí)候跳到我們的sync.Mutex 代碼中會(huì)發(fā)現(xiàn)它有如下的結(jié)構(gòu):
type Mutex struct { state int32 //互斥鎖上鎖狀態(tài)枚舉值如下所示 sema uint32 //信號(hào)量，向處于Gwaitting的G發(fā)送信號(hào)}const ( mutexLocked = 1 << iota // 1 互斥鎖是鎖定的 mutexWoken // 2 喚醒鎖 mutexWaiterShift = iota // 2 統(tǒng)計(jì)阻塞在這個(gè)互斥鎖上的goroutine數(shù)目需要移位的數(shù)值)上面的state值分別為 0(可用) 1(被鎖) 2~31等待隊(duì)列計(jì)數(shù)
下面是互斥鎖的源碼，這里會(huì)有四個(gè)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(huì)一直自旋下去，在runtime包中runtime_canSpin方法做了一些限制, 傳遞過(guò)來(lái)的iter大等于4或者cpu核數(shù)小等于1，最大邏輯處理器大于1，至少有個(gè)本地的P隊(duì)列，并且本地的P隊(duì)列可運(yùn)行G隊(duì)列為空。
//go:linkname sync_runtime_canSpin sync.runtime_canSpinfunc 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(huì)調(diào)用procyield函數(shù)，該函數(shù)也是匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。函數(shù)內(nèi)部循環(huán)調(diào)用PAUSE指令。PAUSE指令什么都不做，但是會(huì)消耗CPU時(shí)間，在執(zhí)行PAUSE指令時(shí)，CPU不會(huì)對(duì)它做不必要的優(yōu)化。
//go:linkname sync_runtime_doSpin sync.runtime_doSpinfunc sync_runtime_doSpin() { procyield(active_spin_cnt)}3、runtime_SemacquireMutex:
//go:linkname sync_runtime_SemacquireMutex sync.runtime_SemacquireMutexfunc sync_runtime_SemacquireMutex(addr *uint32) { semacquire(addr, semaBlockProfile|semaMutexProfile)}4、runtime_Semrelease:
//go:linkname sync_runtime_Semrelease sync.runtime_Semreleasefunc sync_runtime_Semrelease(addr *uint32) { semrelease(addr)}Mutex的Lock函數(shù)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(huán)標(biāo)記 iter := 0 //循環(huán)計(jì)數(shù)器 for { old := m.state //獲取當(dāng)前鎖狀態(tài) new := old | mutexLocked //將當(dāng)前狀態(tài)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(jìn)入自旋鎖 if !awoke && old&mutexWoken == 0 && old>>mutexWaiterShift != 0 && atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, old, old|mutexWoken) { //awoke標(biāo)記為true awoke = true } //進(jìn)入自旋狀態(tài) runtime_doSpin() iter++ continue } //沒有獲取到鎖，當(dāng)前G進(jìn)入Gwaitting狀態(tài) new = old + 1<<mutexWaiterShift } if awoke { if new&mutexWoken == 0 { throw("sync: inconsistent mutex state") } //清除標(biāo)記 new &^= mutexWoken } //更新狀態(tài) if atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, old, new) { if old&mutexLocked == 0 { break } // 鎖請(qǐng)求失敗,進(jìn)入休眠狀態(tài),等待信號(hào)喚醒后重新開始循環(huán) runtime_SemacquireMutex(&m.sema) awoke = true iter = 0 } } if race.Enabled { race.Acquire(unsafe.Pointer(m)) }}Mutex的Unlock函數(shù)定義如下func (m *Mutex) Unlock() { if race.Enabled { _ = m.state race.Release(unsafe.Pointer(m)) } // 移除標(biāo)記 new := atomic.AddInt32(&m.state, -mutexLocked) if (new+mutexLocked)&mutexLocked == 0 { throw("sync: unlock of unlocked mutex") } old := new for { //當(dāng)休眠隊(duì)列內(nèi)的等待計(jì)數(shù)為0或者自旋狀態(tài)計(jì)數(shù)器為0，退出 if old>>mutexWaiterShift == 0 || old&(mutexLocked|mutexWoken) != 0 { return } // 減少等待次數(shù)，添加清除標(biāo)記 new = (old - 1<<mutexWaiterShift) | mutexWoken if atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, old, new) { // 釋放鎖,發(fā)送釋放信號(hào) runtime_Semrelease(&m.sema) return } old = m.state }}互斥鎖無(wú)沖突是最簡(jiǎn)單的情況了，有沖突時(shí)，首先進(jìn)行自旋，，因?yàn)榇蠖鄶?shù)的Mutex保護(hù)的代碼段都很短，經(jīng)過(guò)短暫的自旋就可以獲得；如果自旋等待無(wú)果，就只好通過(guò)信號(hào)量來(lái)讓當(dāng)前Goroutine進(jìn)入Gwaitting狀態(tài)。
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