golang Sync.Mutex互斥锁和Sync.RWMutex读写锁小结

Sync.Mutex

一、结构体

type Mutex struct {
  state int32  // 互斥锁的状态：被g持有，空闲等
  sema  uint32 // 信号量，用于阻塞/唤醒 goroutine(协程)
}
//使用
  var mtx sync.Mutex
  mtx.Lock()
  mtx.Unlock()

这里的 state 字段是 int32 类型，但是它被分为了4 部分操作，为了使用更少的内存去表达锁的各个状态。

二、正常模式和饥饿模式

在正常模式下自旋和排队同时存在的，执行Lock的goroutine会先一边自旋，尝试过几次后还没拿到锁，就需要去排队等待了。这种在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。而饥饿模式下不在自旋尝试，所有goroutine都要排队，严格的先来后到，对于防止出现尾端延迟来讲特别重要。

1. normal 模式下：
   1. 加入了竞争的情况，被唤醒的 g 可能会与刚到来的 g 一起竞争锁，但是被唤醒的 g 很可能失败。因为 g 被唤醒就说明锁已经被释放了，那么自旋的很可能已经获得锁了
   2. 睡眠时间超过 1ms 的 g，被唤醒后想要将 mutex 切换为 starving 模式，切换后也会再次进入阻塞队列且排在队列头部，等待锁的释放别唤醒
2. starving 模式下：
   1. 只有被唤醒的等待者才能加锁，其他的 g 全都进入 FIFO 阻塞队列

谨记：在原子操作处，所有的 g 都会是串行化（序列化）的。

三、Mutex.Lock()

原子操作atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, 0, mutexLocked)

原子操作确保其它处理器或者核总是访问原子操作之后的最新的值；虽然有 cache 的存在，内存屏障解决，必须要要等到内存屏障管道中的未完成数据都刷新到内存中，再进行操作，而且此操作会让相关的 cpu 的缓存行失效(cpu 缓存一致性协议)。

四、Mutex.UnLock()

所以尽量做到谁 Lock 谁 UnLock，做到谁申请，就由谁释放。一般都是在同一个方法中使用。

Unlock 方法可以被任意的 goroutine 调用释放锁，即使是没持有这个互斥锁的 goroutine，也可以进行这个操作。这是因为，Mutex 本身并没有包含持有这把锁的 goroutine 的信息，所以，Unlock 也不会对此进行检查。

Sync.RWMutex

一、结构体

type RWMutex struct {
w           Mutex  // 互斥锁

writerSem   uint32 // reader 完成后会释放 writer信号量

readerSem   uint32 // writer 完成后会释放 reader 信号量

readerCount int32  // 当前的 reader 的数量(以及用来判断是否有 writer 线程请求锁或者持有锁)

readerWait  int32  // writer 等待 reader 完成的数量，到 0，writer 会被唤醒
}


const rwmutexMaxReaders = 1 << 30 // 表识最大 reader 线程数量

//使用

RLock、RUnLock、Lock、UnLock

RLock方法将rw锁定为读取状态，禁止其他线程写入，但不禁止读取。