Golang基础-mutex的正常模式和饥饿模式1

正常模式（非公平锁）

正常模式下，所有等待锁的goroutine按照FIFO（先进先出）顺序等待。唤醒的goroutine不会直接拥有锁，而是会和新请求goroutine竞争锁。新请求的goroutine更容易抢占：因为它正在CPU上执行，所以刚刚唤醒goroutine有很大可能在锁竞争中失败。在这种情况下，这个被唤醒的goroutine会加入到等待队列的前面。

饥饿模式（公平锁）

为了解决了等待goroutine队列的长尾问题饥饿模式下，直接由unlock把锁交给等待队列中排在第一位的goroutine (队头)，同时，饥饿模式下，新进来的goroutine不会参与抢锁也不会进入自旋状态，会直接进入等待队列的尾部。这样很好的解决了老的goroutine一直抢不到锁的场景。饥饿模式的触发条件：当一个goroutine等待锁时间超过1毫秒时，或者当前队列只剩下一个goroutine的时候，Mutex切换到饥饿模式。

这种说法 不完全正确，并且有一些误解。Go 的 sync.Mutex 本身并没有明确的机制来判断锁是否进入饥饿模式，也没有内建的机制来检测一个 goroutine 等待锁的时间是否超过某个阈值（如 1 毫秒）。Go 的 Mutex 并不会自动在某些条件下切换到饥饿模式，且也没有在标准库中实现 "饥饿模式" 的自动切换。

Go 中 sync.Mutex 的工作原理

Go 的 sync.Mutex 是一个 非公平 锁，也就是说，Go 的 Mutex 并不会保证按照请求锁的顺序来分配锁。Mutex 的主要目标是保证并发安全，不会有显式的控制来避免饥饿（例如，锁的等待时间超过某个阈值）。

在 sync.Mutex 的实现中，当一个 goroutine 获取了锁时，其他请求锁的 goroutine 会被阻塞，直到锁被释放为止。当一个 goroutine 释放锁时，操作系统的调度器（而非 Mutex 本身）决定哪个等待的 goroutine 会获取锁。Go 并没有提供内建的公平性机制。

关于饥饿模式

1. 饥饿模式的触发时机： Go 标准库的 sync.Mutex 并没有实现一个 "饥饿模式" 的自动切换。所谓饥饿模式（Starvation Mode）一般是指某些 goroutine 因为竞争条件或调度策略的原因，永远无法获得锁，导致它们在某些情况下得不到执行。Go 的 Mutex 并不会自动进入饥饿模式，也不会因为某个 goroutine 等待过久而强制切换。

   但是，某些情况可能会导致饥饿：

   • 长时间持有锁的 goroutine：如果一个 goroutine 持有锁的时间很长，其他请求锁的 goroutine 可能会长时间等待，导致这些 goroutine 在某些情况下看起来像是进入了饥饿模式。

   • 无限循环的竞争：如果某些 goroutine 一直获取到锁，其他 goroutine 就会一直等待，造成饥饿问题。

   但这种情况完全依赖于程序设计，Go 本身没有内建的机制来控制或检测 "等待锁的时间"。

2. “只有一个 goroutine 队列”： 当队列中只剩下一个 goroutine 时，锁本身的行为与正常模式类似，因为没有其他竞争者，它会立即获取锁。Go 不会进入饥饿模式，反而是这种情况最为简单，Mutex 就像正常的同步机制一样，顺利执行。

3. "等待超过 1 毫秒"： Go 的 sync.Mutex 并没有内建的机制去追踪一个 goroutine 等待锁的时间是否超过 1 毫秒等阈值，也没有基于时间来决定是否切换锁的行为。如果某个 goroutine 阻塞时间很长，通常是因为某些其他原因，如：

   • 锁的竞争非常激烈。

   • 锁被长时间持有。

   • 操作系统调度的问题。

   Go 的 Mutex 本身没有为这种场景提供专门的机制。

如何避免饥饿模式

如果你担心饥饿模式，可以尝试以下方法来确保公平性：

1. 公平锁（Fair Mutex）： 可以自己实现公平的锁，保证 goroutine 按照请求锁的顺序来获取锁。例如，可以使用 channel 或 sync.Cond 等机制来实现一个公平的锁调度。

2. 重试机制： 在某些情况下，可以设计重试机制，允许等待过长时间的 goroutine 在没有获取到锁时重新尝试。通过这种方式可以避免长时间等待的情况，减少饥饿现象。

3. 减少锁粒度： 尽量减少锁持有的时间，避免长时间持有锁而阻塞其他 goroutine。如果可能，可以将锁的粒度降低，将大的临界区分割成多个小的临界区，从而减少竞争。

4. 优先级队列： 可以使用优先级队列来调度需要锁的 goroutine，以确保某些重要的任务优先获得执行机会。

总结

• Go 中的 sync.Mutex 没有内建的机制会根据等待时间切换到饥饿模式，也没有内建的时间阈值来判断某个 goroutine 是否等待了过久。

• Go 的 Mutex 是一个 非公平的锁，即没有保证按照请求锁的顺序进行锁分配，这可能会导致一些 goroutine 长时间无法获得锁，从而出现类似饥饿的问题。

• 饥饿模式 本身是开发者需要注意的问题，通过合理的锁设计、优先级管理等方式可以减少饥饿现象。

Go 没有内建的机制来监控锁的等待时间或进入饥饿模式，因此开发者需要自己注意并发的公平性。

总结

对于两种模式，正常模式下的性能是最好的，goroutine可以连续多次获取锁，饥饿模式解决了取锁公平的问题，但是性能会下降，这其实是性能和公平的一个平衡模式。