图解：Go Mutex

Mutex 可能处于两种不同的模式：正常模式和饥饿模式。

正常模式下获取Mutex

在正常模式下，新来的G会尝试自旋获取锁，如果自旋获取失败，则会按照FIFO的顺序排队获取锁。

当Mutex被释放，会唤醒等待队列中第一个等待者G，它需要和新来的 G们竞争Mutex的使用权。而新来的G会更有优势，它们已经在CPU上运行且它们的数量更多。因此一个刚被唤醒的等待者很大概率获取不到锁，在这种情况下，它会被放置到等待队列的队首。

Mutex进入饥饿模式

如果一个G等待Mutex的释放超过1ms，它就会将Mutex切换到饥饿模式

处于饥饿模式中，Mutex的所有权直接从解锁的G递交给等待队列中排在最前方的G。

处于饥饿模式中，新到达的G不再尝试自旋获取Mutex，而是直接置于等待队列尾部。

Mutex切换到正常模式

以下两种情况下Mutex会被切换到正常模式

当一个G获得Mutex的所有权时，它的等待时间小于1ms，它便将Mutex切换回正常模式

当一个G获得Mutex的所有权时，它是等待队列中的最后一个，它将Mutex切换回正常模式

总结

Mutex 可能处于两种不同的模式：正常模式和饥饿模式。

在正常模式中，等待者按照 FIFO 的顺序排队获取锁，但是一个被唤醒的等待者有时候并不能获取 mutex， 它还需要和新到来的 goroutine 们竞争 mutex 的使用权。 新到来的 goroutine 存在一个优势，它们已经在 CPU 上运行且它们数量很多， 因此一个被唤醒的等待者有很大的概率获取不到锁，在这种情况下它处在等待队列的前面。 如果一个 goroutine 等待 mutex 释放的时间超过 1ms，它就会将 mutex 切换到饥饿模式

在饥饿模式中，mutex 的所有权直接从解锁的 goroutine 递交到等待队列中排在最前方的 goroutine。 新到达的 goroutine 们不要尝试去获取 mutex，即使它看起来是在解锁状态，也不要试图自旋， 而是排到等待队列的尾部。

如果一个等待者获得 mutex 的所有权，并且看到以下两种情况中的任一种：

1. 它是等待队列中的最后一个，
2. 它等待的时间少于 1ms，它便将 mutex 切换回正常操作模式

正常模式下的性能会更好，因为一个 goroutine 能在即使有很多阻塞的等待者时多次连续的获得一个 mutex，饥饿模式的重要性则在于避免了病态情况下的尾部延迟。

参考资料

• https://golang.design/under-the-hood/zh-cn/part1basic/ch05sync/mutex/
• https://www.bilibili.com/video/BV15V411n7fM/?spm_id_from=333.999.0.0