# Golang并发编程
## 1. Mutex几种状态
1、[Mutex](https://studygolang.com/articles/19370) 几种状态
⚫ mutexLocked — 表示互斥锁的锁定状态；
⚫ mutexWoken — 表示从正常模式被从唤醒；
⚫ mutexStarving — 当前的互斥锁进入饥饿状态；
⚫ waitersCount — 当前互斥锁上等待的 Goroutine 个数；
## 2. Mutex正常模式和饥饿模式
**正常模式(非公平锁)**
>正常模式下，所有等待锁的 goroutine 按照 FIFO(先进先出)顺序等待。唤醒的
goroutine 不会直接拥有锁，而是会和新请求锁的 goroutine 竞争锁的拥有。
>新请求锁的 goroutine 具有优势：它正在 CPU 上执行，而且可能有好几个，所
以刚刚唤醒的 goroutine 有很大可能在锁竞争中失败。
>在这种情况下，这个被唤醒的 goroutine 会加入到等待队列的前面。
> 如果一个等待的 goroutine 超过1ms 没有获取锁，那么它将会把锁转变为饥饿模式。
**饥饿模式(公平锁)**
>为了解决了等待 G 队列的长尾问题
饥饿模式下，直接由 unlock 把锁交给等待队列中排在第一位的 G(队头)，同
时，饥饿模式下，新进来的 G 不会参与抢锁也不会进入自旋状态，会直接进入
等待队列的尾部,这样很好的解决了老的 g 一直抢不到锁的场景。
> 饥饿模式的触发条件，当一个 G 等待锁时间超过 1 毫秒时，或者当前队列只剩
下一个 g 的时候，Mutex 切换到饥饿模式。
**总结**
>对于两种模式，正常模式下的性能是最好的，goroutine 可以连续多次获取
锁，饥饿模式解决了取锁公平的问题，但是性能会下降，其实是性能和公平的
一个平衡模式。
>
>
# 3、Mutex 允许自旋的条件
1. 锁已被占用，并且锁不处于饥饿模式。
2. 积累的自旋次数小于最大自旋次数（active_spin=4）。
3. cpu 核数大于 1。
4. 有空闲的 P。
5. 当前 goroutine 所挂载的 P 下，本地待运行队列为空。
# 4,RWMutex实现
>通过记录 `readerCount`读锁的数量进行控制,当有一个写锁的时候,会将读锁数量设置为负数
`1<<30`. 目的是让新进入的读锁等待写锁之后释放通知 读锁.
>同样的写锁也会等等待之前的读锁都释放完毕,才会开始进行后续的操作.
> 而等写锁释放完之后,会将值重新加上`1<<30`,并通知刚才新进入的读锁
> `(rw.readerSem)`两者互相限制
>
# 5, RWMutex 注意事项
- [studygoalng-golang读写锁RWMutex](https://studygolang.com/articles/2497)
⚫ RWMutex 是单写多读锁，该锁可以加多个读锁或者一个写锁
⚫ 读锁占用的情况下会阻止写，不会阻止读，多个 goroutine 可以同时获取读锁
⚫ 写锁会阻止其他 goroutine（无论读和写）进来，整个锁由该 goroutine独占
⚫ 适用于读多写少的场景
⚫ RWMutex 类型变量的零值是一个未锁定状态的互斥锁。
⚫ RWMutex 在首次被使用之后就不能再被拷贝。
⚫ RWMutex 的读锁或写锁在未锁定状态，解锁操作都会引发 panic。
⚫ RWMutex 的一个写锁 Lock 去锁定临界区的共享资源，如果临界区的共享资源已被（读锁或写锁）锁定，这个写锁操作的 goroutine 将被阻塞直到解锁。
⚫ RWMutex 的读锁不要用于递归调用，比较容易产生死锁。
⚫ RWMutex 的锁定状态与特定的 goroutine 没有关联。一个goroutine可以RLock（Lock），另一个goroutine可以RUnlock（Unlock）。
⚫ 写锁被解锁后，所有因操作锁定读锁而被阻塞的 goroutine 会被唤醒，并都可以成功锁定读锁。
⚫ 读锁被解锁后，在没有被其他读锁锁定的前提下，所有因操作锁定写锁而被阻塞的 goroutine，其中等待时间最长的一个 goroutine 会被唤醒
## 6、Cond 是什么
Cond 实现了一种条件变量，可以使用在多个 Reader 等待共享资源 ready 的场
景（如果只有一读一写，一个锁或者 channel 就搞定了）
每个 Cond 都会关联一个 Lock（*sync.Mutex or *sync.RWMutex），当修改条
件或者调用 Wait 方法时，必须加锁，保护 condition
## 7、Broadcast 和 Signal 区别
```go
func (c *Cond) Broadcast()
//Broadcast 会唤醒所有等待 c 的 goroutine。
//调用 Broadcast 的时候，可以加锁，也可以不加锁。
func (c *Cond) Signal()
//Signal 只唤醒 1 个等待 c 的 goroutine。
//调用 Signal 的时候，可以加锁，也可以不加锁。
```
## 8、Cond 中 Wait 使用
```go
func (c *Cond) Wait()
Wait()会自动释放 c.L，并挂起调用者的 goroutine。之后恢复执行，Wait()会
在返回时对 c.L 加锁。
除非被 Signal 或者 Broadcast 唤醒，否则 Wait()不会返回。
由于 Wait()第一次恢复时，C.L 并没有加锁，所以当 Wait 返回时，调用者通常
并不能假设条件为真。
取而代之的是, 调用者应该在循环中调用 Wait。（简单来说，只要想使用
condition，就必须加锁。）
```
```go
c.L.Lock()
for !condition() {
c.Wait()
}
... make use of condition ...
c.L.Unlock()
```
## 9、WaitGroup 用法
一个 WaitGroup 对象可以等待一组协程结束。使用方法是：
1. main 协程通过调用 wg.Add(delta int) 设置 worker 协程的个数，然后创建 worker 协程；
2. worker 协程执行结束以后，都要调用 wg.Done()；
3. main 协程调用 wg.Wait() 且被 block，直到所有 worker 协程全部执行结束后返回。
## 10、WaitGroup 实现原理
⚫ WaitGroup 主要维护了 2 个计数器，一个是请求计数器 v，一个是等待计数
器 w，二者组成一个 64bit 的值，请求计数器占高 32bit，等待计数器占低
32bit。
⚫ 每次 Add 执行，请求计数器 v 加 1，Done 方法执行，请求计数器减 1，v 为 0 时通过信号量唤醒 Wait()。
# Golang并发编程
## 11 什么是 sync.Once
⚫ Once 可以用来执行且仅仅执行一次动作，常常用于单例对象的初始化场
景。
⚫ Once 常常用来初始化单例资源，或者并发访问只需初始化一次的共享资
源，或者在测试的时候初始化一次测试资源。
⚫ sync.Once 只暴露了一个方法 Do，你可以多次调用 Do 方法，但是只有第
一次调用 Do 方法时 f 参数才会执行，这里的 f 是一个无参数无返回值
的函数。
## 12、什么操作叫做原子操作
一个或者多个操作在 CPU 执行过程中不被中断的特性，称为原子性
(atomicity)。这些操作对外表现成一个不可分割的整体，他们要么都执行，要
么都不执行，外界不会看到他们只执行到一半的状态。而在现实世界中，CPU
不可能不中断的执行一系列操作，但如果我们在执行多个操作时，能让他们的
中间状态对外不可见，那我们就可以宣城他们拥有了“不可分割”的原子性。**
**
在 Go 中，一条普通的赋值语句其实不是一个原子操作。列如，在 32 位机器上
写 int64 类型的变量就会有中间状态，因为他会被拆成两次写操作(MOV)——写 低 32 位和写高 32 位。
## 13、原子操作和锁的区别
原子操作由底层硬件支持，而锁则由操作系统的调度器实现。锁应当用来保护
一段逻辑，对于一个变量更新的保护，原子操作通常会更有效率，并且更能利
用计算机多核的优势，如果要更新的是一个复合对象，则应当使用
atomic.Value 封装好的实现。
## 14、什么是 CAS
CAS 的全称为 Compare And Swap，直译就是比较交换。是一条 CPU 的原子指
令，其作用是让 CPU 先进行比较两个值是否相等，然后原子地更新某个位置的
值，其实现方式是给予硬件平台的汇编指令，在 intel 的 CPU 中，使用的
cmpxchg 指令，就是说 CAS 是靠硬件实现的，从而在硬件层面提升效率。
简述过程是这样：
假设包含 3 个参数内存位置(V)、预期原值(A)和新值(B)。V 表示要更新变量的
值，E 表示预期值，N 表示新值。仅当 V 值等于 E 值时，才会将 V 的值设为 N，
如果 V 值和 E 值不同，则说明已经有其他线程在做更新，则当前线程什么都不
做，最后 CAS 返回当前 V 的真实值。CAS 操作时抱着乐观的态度进行的，它总
是认为自己可以成功完成操作。基于这样的原理，CAS 操作即使没有锁，也可
以发现其他线程对于当前线程的干扰。
## 15,sync.Pool有什么用
对于很多需要重复分配,回收内存的地方,sync.Pool是一个很好的选择.
频繁地分配内存会给GC带来一定的负担,严重的时候会引起CPU的毛刺
而sync.Pool可以将暂时不用的对象缓存起来,待下次需要的时候直接使用
,不用再次经过内存分配,复用对象的内存,减GC压力,提升系统性能
有疑问加站长微信联系（非本文作者））
