高并发，golang推出的最大卖点之一；那么，在并发中，临界资源的同步又是怎么保护的呢？
今天，我们从浅入深的解析解析golang的互斥锁对象Mutex
注释说明：本文源码基于1.16版本进行分析解读
简单使用
使用非常简单，Lock()进行加锁，Unlock()进行解锁；加锁失败时，Lock()方法堵塞，等待直至获取锁
实现原理分析
- 结构定义
走进golang源码，先看下Sync.Lock的定义
非常简单，就两个成员：
- state
- sema
其中，state采用不同位表示不同含义的方式进行定义的，按从低到高位一次排列：
- 第一位表示加锁状态：0表示未加锁，1表示已加锁
- 第二位表示唤醒状态：0表示未设置被唤醒状态，1表示已设置被唤醒状态
- 第三位表示运行状态：0表示正常状态，1表示饥饿状态
- 第四位以及其他字节位：表示等待获取锁的数目
另外的sema为信号量，通过其P/V操作实现锁的等待和唤醒
加锁逻辑
- 快速加锁
采用CAS实现快速加锁
2. 缓慢加锁（slowLock）
为了充分提高加锁效率，golang的mutex的运行状态有两种：正常状态和饥饿状态
正常状态下：刚进入锁的协程可通过自旋锁的方式快速获取锁；
饥饿模式下：所有锁的获取者都通过FIFO的方式公平的获取锁资源
- 自旋锁
从操作系统的角度来看，相比睡眠方式的互斥锁，自旋锁通过自旋占用CPU，避免的CPU的上下文切换，因此在持锁时长较短的情况下，性能更优
golang的mutex在实现时，充分考虑了自旋锁跟睡眠锁的取舍；即：在持锁时长较短时，采用自旋锁，在持锁时长较大时，采用睡眠锁
再看看其源码实现
slowLock part1
非饥饿状态下，自旋后获取新的state锁信息，如果发现锁状态为未加锁状态，则使用CAS获取锁
runtime_canSpin
源码解析，在以下情况下不可进入自旋：
- 迭代次数(入参i) 大于等于4
- cpu为单核
- GOMAXPROCS大于1且至少有一个其他处理运行状态的P
- 当前P没有其他等待运行的G
doSpin
深入分析，procyield底层采用了循环条用PAUSE和JNZ指令
饥饿状态
正常模式下，由于刚进入锁的协程有较高的获取锁优势，所以可能会出现某个进程一直获取不到锁的情况发生，golang的Mutex为了避免这种情况，引入了饥饿状态
在某个协程超过1ms依旧没有获取到锁的情况下，mutex进入饥饿模式；进入饥饿模式后，刚进入锁的协程不进行自旋，直接放入到sema信号量的队尾，并将锁的等待着加1；
依旧看看其源码实现
解锁逻辑
相对加锁逻辑，解锁逻辑相对简单；
- 快速解锁
解锁后，锁状态恢复到初始状态（即没有其他获取锁的协程）
2. 缓慢解锁（slowUnlock）
异常处理
针对未加锁的情况下调用解锁逻辑，直接抛出异常
饥饿模式
饥饿模式下，直接调用runtime_Semrelease唤醒对头协程
正常模式
正常模式下，如果锁的等待者为0或者锁已经被其他进入锁的协程获取了，则不唤醒等待协程
锁特性总结
- 总体上，golang的互斥锁实现为一公平锁，不会出现某进程被“饿死”的情况；但正常模式下，被唤醒的协程需要与当前进入锁的协程竞争锁，但通常情况下，当前进入锁的协程拥有更好的获取锁的优势
- 非并发场景下，mutex通过CAS实现快速加锁、解锁
- 正常模式下，通过自旋实现快速获取锁
- 饥饿模式下，采用FIFO方式获取锁
- 加锁解锁不限制于相同的协程中
学习总结
golang的Mutex实现非常简洁、代码量也才100来行；但是其设计思想、理念却值得深思、学习，学习过程中，这100来行代码，断断续续花了2天的时间，收获却是非常的饱满，非常值得回顾总结