這篇文章主要講解了“如何理解Go運(yùn)行時中的Mutex”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“如何理解Go運(yùn)行時中的Mutex”吧！

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sync.Mutex是一個high  level的同步原語，是為廣大的Go開發(fā)者開發(fā)應(yīng)用程序提供的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在它的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)邏輯比較復(fù)雜了，包含spin和饑餓處理等邏輯，它底層使用了運(yùn)行時的low  level的一些函數(shù)和atomic的一些方法。

而運(yùn)行時中的mutex是為運(yùn)行時內(nèi)部使用互斥鎖而提供的一個同步原語，它提供了spin和等待隊(duì)列，并沒有去解決饑餓狀態(tài)，而且它的實(shí)現(xiàn)和sync.Mutex的實(shí)現(xiàn)也是不一樣的。它并沒有以方法的方式提供Lock/Unlock,而是提供lock/unlock函數(shù)實(shí)現(xiàn)請求鎖和釋放鎖。

Dan Scales 今年年初的時候又為運(yùn)行時的鎖增加了static locking rank的功能。他為運(yùn)行時的架構(gòu)無關(guān)的鎖(  architecture-independent  locks)定義了rank,并且又定義了一些運(yùn)行時的鎖的偏序(此鎖之前允許持有哪些鎖)。這是運(yùn)行時鎖的一個巨大改變，但是很遺憾并沒有一篇設(shè)計(jì)文檔詳細(xì)去描述這個功能的設(shè)計(jì)，你可以通過提交的comment(#0a820007)和代碼中的注釋去了解runtime內(nèi)部鎖的代碼變化。

本質(zhì)上來說，這個功能用來檢查鎖的順序是不是按照文檔設(shè)計(jì)的順序執(zhí)行的，如果有違反設(shè)定的順序，就有可能死鎖發(fā)生。因?yàn)槿狈?zhǔn)確的文檔說明，并且這個功能主要是用來檢查運(yùn)行時鎖的執(zhí)行順序的，所以在本文中我把這一段邏輯抹去不介紹了。實(shí)際Go運(yùn)行時要開始這個檢查的話，你需要設(shè)置變量GOEXPERIMENT=staticlockranking。

那么接下來我們看看運(yùn)行時的mutex的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義以及l(fā)ock/unlock的實(shí)現(xiàn)。

運(yùn)行時mutex數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

運(yùn)行時的mutex數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)很簡單，如下所示，定義在runtime2.go中：

type mutex struct {     lockRankStruct     // Futex-based impl treats it as uint32 key,     // while sema-based impl as M* waitm.     // Used to be a union, but unions break precise GC.     key uintptr }

如果不啟用lock ranking,其實(shí)lockRankStruct就是一個空結(jié)構(gòu)：

type lockRankStruct struct { }

那么對于運(yùn)行時的mutex,最重要的就是key字段了。這個字段針對不同的架構(gòu)有不同的含義。

對于dragonfly、freebsd、linux架構(gòu)，mutex會使用基于Futex的實(shí)現(xiàn)， key就是一個uint32的值。  Linux提供的Futex(Fast user-space mutexes)用來構(gòu)建用戶空間的鎖和信號量。Go  運(yùn)行時封裝了兩個方法，用來sleep和喚醒當(dāng)前線程：

• futexsleep(addr uint32, val uint32, ns int64)：原子操作`if addr == val { sleep  }`。

• futexwakeup(addr *uint32, cnt uint32)：喚醒地址addr上的線程最多cnt次。

對于其他的架構(gòu)，比如aix、darwin、netbsd、openbsd、plan9、solaris、windows，mutex會使用基于sema的實(shí)現(xiàn)，key就是M*  waitm。Go 運(yùn)行時封裝了三個方法，用來創(chuàng)建信號量和sleep/wakeup：

• func semacreate(mp *m):創(chuàng)建信號量

• func semasleep(ns int64) int32： 請求信號量，請求不到會休眠一段時間

• func semawakeup(mp *m)：喚醒mp

基于這兩種實(shí)現(xiàn)，分別有不同的lock和unlock方法的實(shí)現(xiàn)，主要邏輯都是類似的，所以接下來我們只看基于Futex的lock/unlock。

請求鎖lock

如果不使用lock ranking特性，lock的邏輯主要是由lock2實(shí)現(xiàn)的。

func lock(l *mutex) {     lockWithRank(l, getLockRank(l)) } func lockWithRank(l *mutex, rank lockRank) {     lock2(l) } func lock2(l *mutex) {     // 得到g對象     gp := getg()     // g綁定的m對象的lock計(jì)數(shù)加1     if gp.m.locks < 0 {         throw("runtime·lock: lock count")     }     gp.m.locks++     // 如果有幸運(yùn)光環(huán)，原來鎖沒有被持有，一把就獲取到了鎖，就快速返回了     v := atomic.Xchg(key32(&l.key), mutex_locked)     if v == mutex_unlocked {         return     }     // 否則原來的可能是MUTEX_LOCKED或者M(jìn)UTEX_SLEEPING     wait := v     // 單核不進(jìn)行spin,多核CPU情況下會嘗試spin     spin := 0     if ncpu > 1 {         spin = active_spin     }          for {         // 嘗試spin,如果鎖已經(jīng)釋放，嘗試搶鎖         for i := 0; i < spin; i++ {             for l.key == mutex_unlocked {                 if atomic.Cas(key32(&l.key), mutex_unlocked, wait) {                     return                 }             }             // PAUSE             procyield(active_spin_cnt)         }         // 再嘗試搶鎖, rescheduling.         for i := 0; i < passive_spin; i++ {             for l.key == mutex_unlocked {                 if atomic.Cas(key32(&l.key), mutex_unlocked, wait) {                     return                 }             }             osyield()         }         // 再嘗試搶鎖，并把key設(shè)置為mutex_sleeping,如果搶鎖成功，返回         v = atomic.Xchg(key32(&l.key), mutex_sleeping)         if v == mutex_unlocked {             return         }                  // 否則sleep等待         wait = mutex_sleeping         futexsleep(key32(&l.key), mutex_sleeping, -1)     } }

unlock

如果不使用lock ranking特性，unlock的邏輯主要是由unlock2實(shí)現(xiàn)的。

func unlock(l *mutex) {     unlockWithRank(l) } func unlockWithRank(l *mutex) {     unlock2(l) } func unlock2(l *mutex) {     // 將key的值設(shè)置為mutex_unlocked     v := atomic.Xchg(key32(&l.key), mutex_unlocked)     if v == mutex_unlocked {         throw("unlock of unlocked lock")     }     // 如果原來有線程在sleep,喚醒它     if v == mutex_sleeping {         futexwakeup(key32(&l.key), 1)     }     //得到當(dāng)前的goroutine以及和它關(guān)聯(lián)的m,將鎖的計(jì)數(shù)減1     gp := getg()     gp.m.locks--     if gp.m.locks < 0 {         throw("runtime·unlock: lock count")     }     if gp.m.locks == 0 && gp.preempt { // restore the preemption request in case we've cleared it in newstack         gp.stackguard0 = stackPreempt     } }

總體來說，運(yùn)行時的mutex邏輯還不太復(fù)雜，主要是需要處理不同的架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，它休眠喚醒的對象是m,而sync.Mutex休眠喚醒的對象是g。

感謝各位的閱讀，以上就是“如何理解Go運(yùn)行時中的Mutex”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對如何理解Go運(yùn)行時中的Mutex這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是創(chuàng)新互聯(lián)，小編將為大家推送更多相關(guān)知識點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！