老实说呢，Mutex源码我看了好多遍，依旧没完全看懂。各种状态逻辑很难理解。（golang 1.12.7）
先来看看Mutex的核心注释
// Mutex fairness.
//
// Mutex can be in 2 modes of operations: normal and starvation.
// In normal mode waiters are queued in FIFO order, but a woken up waiter
// does not own the mutex and competes with new arriving goroutines over
// the ownership. New arriving goroutines have an advantage -- they are
// already running on CPU and there can be lots of them, so a woken up
// waiter has good chances of losing. In such case it is queued at front
// of the wait queue. If a waiter fails to acquire the mutex for more than 1ms,
// it switches mutex to the starvation mode.
//
// In starvation mode ownership of the mutex is directly handed off from
// the unlocking goroutine to the waiter at the front of the queue.
// New arriving goroutines don't try to acquire the mutex even if it appears
// to be unlocked, and don't try to spin. Instead they queue themselves at
// the tail of the wait queue.
//
// If a waiter receives ownership of the mutex and sees that either
// (1) it is the last waiter in the queue, or (2) it waited for less than 1 ms,
// it switches mutex back to normal operation mode.
//
// Normal mode has considerably better performance as a goroutine can acquire
// a mutex several times in a row even if there are blocked waiters.
// Starvation mode is important to prevent pathological cases of tail latency.
Mutex是公平的。
Mutex有两种模式：普通和饥饿模式。
在普通模式下，等待者是按FIFO排队等待，但是被唤醒的等待者不是直接拥有锁，而是要和新来的goroutine
竞争。由于新来的goroutine已经在CPU上了，所以唤醒的等待者很有可能获取不到锁。在这种情况下，被唤醒
的等待者直接加入到队列首部。如果被唤醒的等待者超过1ms没获取到锁，那么mutex将切换到饥饿模式。
在饥饿模式下，锁直接交给队列的第一个等待者。新来的goroutine不要去尝试获取锁，也不要自旋，即便是
mutex处于unlock状态。直接将goroutine加到队列尾部。
如果一个等待者获取了锁，在下面两种情况之一将转换为普通模式：1.等待者处于队列尾部；2.等待者少于1ms。
普通模式具有良好的性能可以连续多次获取锁。
饥饿模式解决了队尾一直无法获取锁的问题。
数据结构
/// src/sync/Mutex.go
type Mutex struct {
state int32 // 状态
sema uint32 // 信号
}
Mutex的数据结构看似很简单就两个变量，但有时候看起来简单的东西其实并不简单。state是一个32bit的状态变量，它包含了4个部分。
第一位：锁标志。 0：未被锁； 1: 被锁
第二位：唤醒标志。 0：未被唤醒； 1：唤醒
第三位：饥饿标志。 0：普通模式； 1：饥饿模式
其余位：等待个数
常量
mutexLocked = 1 << iota //锁标志，对应state第一位
mutexWoken //唤醒标志，对应state第二位
mutexStarving //饥饿标志，对应state第三位
mutexWaiterShift = iota // 等待个数在state的位移
starvationThresholdNs = 1e6 // 1ms,用于判断被唤醒的等待者是否超时
Lock
func (m *Mutex) Lock() {
// 如果state处于空闲状态，那么直接获取锁。state=0说明state的各个部分都为0
// 000...000 000
if atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, 0, mutexLocked) {
if race.Enabled {
race.Acquire(unsafe.Pointer(m))
}
return
}
var waitStartTime int64 //goroutine的开始时间
starving := false
awoke := false
iter := 0
old := m.state
for {
// 如果state已锁且处于正常模式，且可自旋，那么就进入自旋。
// runtime_canSpin(iter)可以看出能否可以自旋和iter有一定的关系。
// 如果进入runtime_canSpin（runtime/lock_sema.go）可以知道iter>=4就不能自旋了。当然
// 能否自旋还和cpu核数有关。
if old&(mutexLocked|mutexStarving) == mutexLocked && runtime_canSpin(iter) {
// 如果goroutine自身未唤醒 + state未唤醒 + 等待数>0, 那么将state设为唤醒
if !awoke && old&mutexWoken == 0 && old>>mutexWaiterShift != 0 &&
atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, old, old|mutexWoken) {
// 自身设为唤醒
awoke = true
}
// 自旋
runtime_doSpin()
iter++
old = m.state
continue
}
// new 指的是期望设置的状态
new := old
// 如果state 正常模式，new设置为locked状态。
// 反过来 如果是饥饿状态呢？饥饿状态的规则是把锁交给队列头的等待者。当前的goroutine是不会获取到锁的
if old&mutexStarving == 0 {
new |= mutexLocked
}
// 如果state为locked或者饥饿模式，那么new等待者+1
// case1 locked: 说明没获取到锁，加入等待
// case2 饥饿: 饥饿模式锁只会交给等待队列头，所以也不会获取到锁，加入等待队列
if old&(mutexLocked|mutexStarving) != 0 {
new += 1 << mutexWaiterShift
}
// goroutine 饥饿 + state locked, new 设为饥饿
if starving && old&mutexLocked != 0 {
new |= mutexStarving
}
if awoke {
// goroutine是唤醒的，那么old state必然也是唤醒的。见自旋那部分
if new&mutexWoken == 0 {
throw("sync: inconsistent mutex state")
}
// new 设为未唤醒状态
new &^= mutexWoken
}
// new 替换 old
if atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, old, new) {
// 如果old为unlock + 普通模式，那么就直接获取锁
if old&(mutexLocked|mutexStarving) == 0 {
break // locked the mutex with CAS
}
// 如果是新来的goroutine，设置开始时间
queueLifo := waitStartTime != 0
if waitStartTime == 0 {
waitStartTime = runtime_nanotime()
}
// 进入sleep, 等待唤醒
// queueLifo = true, 说明是唤醒的goroutine，加入队列头
// queueLifo = false, 说明是新来的goroutine，加入队列尾
runtime_SemacquireMutex(&m.sema, queueLifo)
// 如果唤醒时间 > 1ms,那么goroutine设为饥饿模式? 那如果 < 1ms 呢？
starving = starving || runtime_nanotime()-waitStartTime > starvationThresholdNs
old = m.state
// 如果state是饥饿模式，那么说明唤醒的队列头
// 为什么是队列头呢？ 其实在unlock()部分定义的
if old&mutexStarving != 0 {
// state 检查
// 如果是饥饿模式唤醒，那么state肯定是unlock + 未唤醒。为什么一定是未唤醒呢？ 看unlock()。
// 饥饿状态被唤醒，等待者肯定也是>0的，不然怎么把锁交给队列头
if old&(mutexLocked|mutexWoken) != 0 || old>>mutexWaiterShift == 0 {
throw("sync: inconsistent mutex state")
}
// 等待者 - 1
delta := int32(mutexLocked - 1<<mutexWaiterShift)
// goroutine普通模式 或者 等待者只剩一个，设置成普通模式
if !starving || old>>mutexWaiterShift == 1 {
delta -= mutexStarving
}
// 更新state, 获取到锁
atomic.AddInt32(&m.state, delta)
break
}
// 普通模式， 随机唤醒队列
// goroutine 唤醒， 置零自旋
awoke = true
iter = 0
} else {
old = m.state
}
}
if race.Enabled {
race.Acquire(unsafe.Pointer(m))
}
}
反正呢代码很简单，但逻辑有点复杂，我也没理很顺。
Unlock
func (m *Mutex) Unlock() {
// 设置unlock
new := atomic.AddInt32(&m.state, -mutexLocked)
// 先减一个mutexLocked，再加一个mutexLocked，等于原始状态。
// 如果正在解锁一个处于unlock的锁， 非法。
if (new+mutexLocked)&mutexLocked == 0 {
throw("sync: unlock of unlocked mutex")
}
// 正常模式
if new&mutexStarving == 0 {
old := new
for {
// 等待者为0 或者 state为锁定、唤醒、饥饿
if old>>mutexWaiterShift == 0 || old&(mutexLocked|mutexWoken|mutexStarving) != 0 {
return
}
// 设置成唤醒
new = (old - 1<<mutexWaiterShift) | mutexWoken
// 设置新值
if atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, old, new) {
// 随机唤醒等待队列
runtime_Semrelease(&m.sema, false)
return
}
old = m.state
}
} else {
// 唤醒队列头
// 注意：这里没有设置unlock,在上面的Lock()过程中，饥饿模式下对于被唤醒的等待者不用关心是否被锁也可以获取锁
// 那对于新来的goroutine呢，会获取锁吗？新来的goroutine只能在普通模式才能获取锁。
runtime_Semrelease(&m.sema, true)
}
}
解锁过程相对于加锁要简单很多。普通模式随机唤醒，饥饿模式唤醒队列头。
后记
加锁过程涉及到很多逻辑状态，一时半会还无法理解，有缘再琢磨琢磨。
有疑问加站长微信联系（非本文作者）
