Mutex

1
2
3
4

type Mutex struct {
    state int32 // 锁状态和等待计数
    sema  uint32 // 信号量，用于阻塞和环形 goroutine
}

state 通过位掩码管理锁的多种状态：

• 位偏移为 0: 锁是否被持有（1 表示锁定，0 表示未锁定）
• 位偏移为 1: 是否有被唤醒的 goroutine
• 位偏移为 2: 是否处于饥饿状态
• 位偏移为 3-31: 等待锁的 goroutine 数量

sync.Mutex 有两种工作模式：

1. 正常模式
   • 等待者按先进先出顺粗获取锁，但新的请求会尝试直接获取锁
   • 新请求锁的 goroutine 可能会“插队”，以提高吞吐量
2. 饥饿模式
   • 当某个等待者的等待时间超过 1ms 时，会切换到饥饿模式，防止部分 goroutine 长时间等待
   • 新请求的 goroutine 进入等待队列尾部，不在尝试竞争所
   • 锁释放时直接交给等待队列头部的 goroutine
   • 等待队列为空，或等待者等待时间少于 1ms 时，切换回正常模式

Lock

1. 快速路径
   • 通过 atomic.CompareAndSwapInt32 原子操作尝试直接获取锁
2. 慢路径
   • 进行有限次的自旋，尝试抢占锁
   • 更新等待者计数，挂起 goroutine，并将其加入等待队列，直到被唤醒

Unlock

1. 快速路径
   • 通过 atomic.CompareAndSwapInt32 原子操作尝试释放锁
2. 慢路径
   • 根据模式唤醒等待者
     • 正常模式：优先唤醒新请求的 goroutine
     • 饥饿模式：直接将锁交给队列头部的等待者

RWMutex

1
2
3
4
5
6
7

type RWMutex struct {
	w           Mutex // 复用互斥锁提供的能力
	writerSem   uint32 // 写等待信号量
	readerSem   uint32 // 读等待信号量
	readerCount int32 // 当前正在执行的读操作数量
	readerWait  int32 // 当写操作被阻塞时，等待的读操作数量
}

略

Once

1
2
3
4

type Once struct {
	done uint32
	m    Mutex
}

sync.Once.Do 是对外暴露的唯一方法：

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14

func (o *Once) Do(f func()) {
	if atomic.LoadUint32(&o.done) == 0 {
		o.doSlow(f)
	}
}

func (o *Once) doSlow(f func()) {
	o.m.Lock()
	defer o.m.Unlock()
	if o.done == 0 {
		defer atomic.StoreUint32(&o.done, 1)
		f()
	}
}

Once 通过原子操作和互斥锁来保证函数只执行一次:

• 原子操作检查 done 是否为 0
• 如果是 0，获取锁，并将 done 设置为 1