Mutex

type Mutex struct {
    state int32
    sema uint32
}

• Mutex.state
  表示互斥锁的状态，比如是否被锁定等，它是一个32位的整型变量，内部实现时把该变量分成4份：

  • Locked
    表示该Mutex 是否被锁定，0表示没有锁定，1表示已被锁定。
  • Woken
    表示是否有协程已被唤醒，0表示没有协程唤醒，1表示已有协程唤醒，正在加锁过程中。
  • Starving
    表示该Mutex 是否处于饥饿状态，0表示没有接，1表示饥饿状态，说明有协程阻塞了超过1ms。
  • Waiter
    表示阻塞等待锁的协程个数，协程解锁时根据此值来判断是否需要释放信号量。

  协程之间抢锁实际上是争抢给Locked赋值的权利，能给Locked域置1，就说明抢锁成功。抢不到就阻塞等待 信号量，一旦持有锁的协程解锁，那么等待的协程就会依次被唤醒。

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• Mutex.sema
  表示信号量，协程阻塞等待该信号量，解锁的协程释放信号量从而唤醒等待信号量的协程

简单加锁

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加锁被阻塞

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简单解锁

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解锁并唤醒协程

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自旋

加锁时，如果当前的 Locked 位为1，说明当前该锁由其他协程持有，尝试加锁的协程并不马上转入阻塞，而是会持续地探测 Locked 位是否变为0，这个过程称为自旋。
自旋地时间很短，如果在自旋过程发现锁已经被释放，那么协程可以立即获取锁，此时即便有协程被唤醒，也无法获取锁，只能再次阻塞。自旋的好处是，当加锁失败时不必立即转入阻塞，有一定机会获取到锁，这样可以避免协程的切换。

• 自旋条件
  加锁时程序会自动判断是否可以自旋，无限制的自旋将给CPU带来巨大的压力，所以判断是否自旋就很重要了。自旋必须满足下面的所有条件：
  • 自旋次数必须要足够少，通常为4，即自旋最多4次
  • CPU 核数要大于1，否则自旋没有意义，因此此时不可能有其他协程释放锁
  • 协程调度机制中的 Process 数量要大于1，比如使用 将处理器设置为1就不能启用自旋
  • 协程调度机制中的可运行队列必须为空，否则会延迟协程调度

mutex 模式

• 自旋的问题
  如果自旋过程中获得的锁，那么之前被阻塞的协程将无法获得锁，如果加锁的协程特别多，每次都通过自旋获得锁，那么之前被阻塞的协程将很难获得锁，从而进入饥饿状态，为了避免协程长时间无法获取锁，自1.8版本之后增加了模式来解决。

每个Mutex 都有2种模式，称为 Normal 和 Starving

• Normal
  Mutex 默认的模式，在该模式下，协程如果加锁不成功则不会立即转入阻塞排队，而是判断是否满足自旋的条件，如果满足则会启动自旋过程，尝试抢锁。

• Starving
  自旋过程种抢到锁，一定意味着同一时刻同一时刻有协程释放了锁。释放锁时如果发现有阻塞等待的协程，那么还会释放一个信号量来唤醒一个等待的协程，被唤醒的协程得到了CPU后开始运行，此时发现锁已经被抢占了，自己只好再次阻塞，不过阻塞前会判断自上次阻塞到本次阻塞经过了多长时间，如果超过了1ms，则会将Mutex 标记为 Starving 模式，然后再次阻塞。

woken 状态

Woken 状态用于加锁和解锁过程中的通信，同一时刻，两个协程一个在加锁，另一个在解锁，在加锁的协程可能在自旋过程中，此时把woken 标记为1，用于通知解锁协程不必释放信号量。