Go 互斥锁的实现原理？

参考解析

Go sync包提供了两种锁类型：互斥锁sync.Mutex 和 读写互斥锁sync.RWMutex，都属于悲观锁。

概念：

Mutex是互斥锁，当一个 goroutine 获得了锁后，其他 goroutine 不能获取锁（只能存在一个写者或读者，不能同时读和写）

使用场景：

多个线程同时访问临界区，为保证数据的安全，锁住一些共享资源， 以防止并发访问这些共享数据时可能导致的数据不一致问题。

获取锁的线程可以正常访问临界区，未获取到锁的线程等待锁释放后可以尝试获取锁

底层实现结构：

互斥锁对应的是底层结构是sync.Mutex结构体，，位于 src/sync/mutex.go中

type Mutex struct {  
state int32  
sema  uint32
}

state表示锁的状态，有锁定、被唤醒、饥饿模式等，并且是用state的二进制位来标识的，不同模式下会有不同的处理方式

sema表示信号量，mutex阻塞队列的定位是通过这个变量来实现的，从而实现goroutine的阻塞和唤醒

addr = &sema
func semroot(addr *uint32) *semaRoot {  
return &semtable[(uintptr(unsafe.Pointer(addr))>>3)%semTabSize].root  
}
root := semroot(addr)
root.queue(addr, s, lifo)
root.dequeue(addr)
var semtable [251]struct {  
root semaRoot  
...
}
type semaRoot struct {  
lock  mutex  
treap *sudog // root of balanced tree of unique waiters.  
nwait uint32 // Number of waiters. Read w/o the lock.  
}
type sudog struct {
g *g  
next *sudog  
prev *sudog
elem unsafe.Pointer // 指向sema变量
waitlink *sudog // g.waiting list or semaRoot  
waittail *sudog // semaRoot
...
}

操作：

锁的实现一般会依赖于原子操作、信号量，通过atomic 包中的一些原子操作来实现锁的锁定，通过信号量来实现线程的阻塞与唤醒

加锁

通过原子操作cas加锁，如果加锁不成功，根据不同的场景选择自旋重试加锁或者阻塞等待被唤醒后加锁

func (m *Mutex) Lock() {
// Fast path: 幸运之路，一下就获取到了锁
if atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, 0, mutexLocked) {
return
}
// Slow path：缓慢之路，尝试自旋或阻塞获取锁
m.lockSlow()
}

解锁

通过原子操作add解锁，如果仍有goroutine在等待，唤醒等待的goroutine

func (m *Mutex) Unlock() {  
// Fast path: 幸运之路，解锁
new := atomic.AddInt32(&m.state, -mutexLocked)  
if new != 0 {  
// Slow path：如果有等待的goroutine，唤醒等待的goroutine
m.unlockSlow()
}  
}

注意点：

- 在 Lock() 之前使用 Unlock() 会导致 panic 异常
- 使用 Lock() 加锁后，再次 Lock() 会导致死锁（不支持重入），需Unlock()解锁后才能再加锁
- 锁定状态与 goroutine 没有关联，一个 goroutine 可以 Lock，另一个 goroutine 可以 Unlock