内容摘要：我在极客时间上开了一门面向中高级Go程序员的课程：Go 并发编程实战课，有读者问Go channel中的实现中使用了mutex,这个mutex和标准库中的Mutex有什么不同?正好在百度厂内分享Go相

我在极客时间上开了一门面向中高级Go程序员的运行课程：Go 并发编程实战课，有读者问Go channel中的时中实现中使用了mutex,这个mutex和标准库中的Mutex有什么不同?正好在百度厂内分享Go相关课程中有同事也提出了相同的问题，所以我专门写一篇文章介绍一下。运行

sync.Mutex是时中一个high level的同步原语，是运行为广大的Go开发者开发应用程序提供的一种数据结构，现在它的时中内部实现逻辑比较复杂了，包含spin和饥饿处理等逻辑，运行它底层使用了运行时的时中low level的一些函数和atomic的一些方法。

而运行时中的运行mutex是为运行时内部使用互斥锁而提供的一个同步原语，它提供了spin和等待队列，时中并没有去解决饥饿状态，运行而且它的时中实现和sync.Mutex的实现也是不一样的。它并没有以方法的运行方式提供Lock/Unlock,而是云南idc服务商提供lock/unlock函数实现请求锁和释放锁。

Dan Scales 今年年初的时中时候又为运行时的锁增加了static locking rank的功能。他为运行时的运行架构无关的锁( architecture-independent locks)定义了rank,并且又定义了一些运行时的锁的偏序(此锁之前允许持有哪些锁)。这是运行时锁的一个巨大改变，但是很遗憾并没有一篇设计文档详细去描述这个功能的设计，你可以通过提交的comment(#0a820007)和代码中的注释去了解runtime内部锁的代码变化。

本质上来说，这个功能用来检查锁的顺序是不是按照文档设计的顺序执行的，如果有违反设定的顺序，就有可能死锁发生。因为缺乏准确的文档说明，并且这个功能主要是站群服务器用来检查运行时锁的执行顺序的，所以在本文中我把这一段逻辑抹去不介绍了。实际Go运行时要开始这个检查的话，你需要设置变量GOEXPERIMENT=staticlockranking。

那么接下来我们看看运行时的mutex的数据结构的定义以及lock/unlock的实现。

运行时mutex数据结构

运行时的mutex数据结构很简单，如下所示，定义在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 } 

如果不启用lock ranking,其实lockRankStruct就是一个空结构：

type lockRankStruct struct {  } 

那么对于运行时的mutex,最重要的就是key字段了。这个字段针对不同的架构有不同的含义。

对于dragonfly、freebsd、linux架构，mutex会使用基于Futex的实现， key就是一个uint32的值。 Linux提供的Futex(Fast user-space mutexes)用来构建用户空间的服务器租用锁和信号量。Go 运行时封装了两个方法，用来sleep和唤醒当前线程：

futexsleep(addr uint32, val uint32, ns int64)：原子操作`if addr == val { sleep }`。 futexwakeup(addr *uint32, cnt uint32)：唤醒地址addr上的线程最多cnt次。

对于其他的架构，比如aix、darwin、netbsd、openbsd、plan9、solaris、windows，mutex会使用基于sema的实现，key就是M* waitm。Go 运行时封装了三个方法，用来创建信号量和sleep/wakeup：

func semacreate(mp *m):创建信号量 func semasleep(ns int64) int32： 请求信号量，请求不到会休眠一段时间 func semawakeup(mp *m)：唤醒mp

基于这两种实现，分别有不同的lock和unlock方法的实现，主要逻辑都是类似的，所以接下来我们只看基于Futex的lock/unlock。

请求锁lock

如果不使用lock ranking特性，lock的逻辑主要是由lock2实现的。

func lock(l *mutex) {      lockWithRank(l, getLockRank(l)) } func lockWithRank(l *mutex, rank lockRank) {      lock2(l) } func lock2(l *mutex) {      // 得到g对象     gp := getg()     // g绑定的m对象的lock计数加1     if gp.m.locks < 0 {          throw("runtime·lock: lock count")     }     gp.m.locks++     // 如果有幸运光环，原来锁没有被持有，一把就获取到了锁，就快速返回了     v := atomic.Xchg(key32(&l.key), mutex_locked)     if v == mutex_unlocked {          return     }     // 否则原来的可能是MUTEX_LOCKED或者MUTEX_SLEEPING     wait := v     // 单核不进行spin,多核CPU情况下会尝试spin     spin := 0     if ncpu > 1 {          spin = active_spin     }     for {          // 尝试spin,如果锁已经释放，尝试抢锁         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)         }         // 再尝试抢锁, rescheduling.         for i := 0; i < passive_spin; i++ {              for l.key == mutex_unlocked {                  if atomic.Cas(key32(&l.key), mutex_unlocked, wait) {                      return                 }             }             osyield()         }         // 再尝试抢锁，并把key设置为mutex_sleeping,如果抢锁成功，返回         v = atomic.Xchg(key32(&l.key), mutex_sleeping)         if v == mutex_unlocked {              return         }         // 否则sleep等待         wait = mutex_sleeping         futexsleep(key32(&l.key), mutex_sleeping, -1)     } } 

unlock

如果不使用lock ranking特性，unlock的逻辑主要是由unlock2实现的。

func unlock(l *mutex) {      unlockWithRank(l) } func unlockWithRank(l *mutex) {      unlock2(l) } func unlock2(l *mutex) {      // 将key的值设置为mutex_unlocked     v := atomic.Xchg(key32(&l.key), mutex_unlocked)     if v == mutex_unlocked {          throw("unlock of unlocked lock")     }     // 如果原来有线程在sleep,唤醒它     if v == mutex_sleeping {          futexwakeup(key32(&l.key), 1)     }     //得到当前的goroutine以及和它关联的m,将锁的计数减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 weve cleared it in newstack         gp.stackguard0 = stackPreempt     } } 

总体来说，运行时的mutex逻辑还不太复杂，主要是需要处理不同的架构的实现，它休眠唤醒的对象是m,而sync.Mutex休眠唤醒的对象是g。