go语言知识点整理05 并发相关 mutex

学习过操作系统的都知道程序有临界区这个概念，临界区就是程序片段访问临界资源的那部分代码，临界区同一时刻只能有一个线程进行访问，其他线程需要访问的话必须等待资源空闲。那么一般编程语言都会使用锁来进行临界区访问控制。

golang主要有两种锁：互斥锁和读写锁

互斥锁Mutex：

Mutex 用于提供一种加锁机制（Locking Mechanism），保证同一时刻只有一个goroutine在临界区运行。

互斥锁定义如下：

读写锁RWMutex：

读写锁实际是一种特殊的自旋锁，它把对共享资源的访问者划分成读者和写者，读者只对共享资源进行读访问，写者则需要对共享资源进行写操作。这种锁相对于自旋锁而言，能提高并发性，因为在多处理器系统中，它允许同时有多个读者来访问共享资源，最大可能的读者数为实际的逻辑CPU数。写者是排他性的，一个读写锁同时只能有一个写者或多个读者（与CPU数相关），但不能同时既有读者又有写者。

总的来说，就是写的时候不允许读和多个写，读的时候不允许写但是允许多个读，读和写不能同时进行。

初步的结论

1) Lock()的成本(占比50%)远高于Unlock的成本(占比25.9%)
2) procyield 是自旋操作，自旋操作的消耗也已经达到了6%

• step1 使用CAS原语(Compare And Swap) 抢一个内存中的变量
• step3 runtime.semacquire1 就是在争夺信号量,其中会用到，sema自己实现的一个简单的锁（此步操作有系统调用futex）

底层实现的CPU指令

go里面并没有volatile这种关键字，那如何能保证上面的AddInt32这个操作可以满足上面的两个问题呢， 其实关键就在于底层的2条指令，通过LOCK指令配合CPU的MESI协议，实现可见性和内存屏障，同时通过XADDL则用来保证原子性，从而解决上面提到的可见性与原子性问题

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Golang  协程  和 线程 区别

一般来说，协程就像轻量级的线程。

线程一般有固定的栈，有一个固定的大小。而goroutines为了避免资源浪费（亦或是资源缺乏)，采用动态扩张收缩的策略：初始量为2k，最大可以扩张到1G。

每个线程都有一个id，在线程创建的时候就会被返回，所以我们可以通过线程的id来操纵线程。但是在golang中没有这个概念，因此我们在编码之初就要考虑协程的创建和释放问题。

线程和 goroutine 切换调度开销方面

线程/goroutine 切换开销方面，goroutine 远比线程小

线程：涉及模式切换(从用户态切换到内核态)、16个寄存器、PC、SP...等寄存器的刷新等。

因为协程在用户态由协程调度器完成，不需要陷入内核，这代价就小了。

所以goroutine：只有三个寄存器的值修改 - PC / SP / DX.

协程的特点

这里先直接列出线程的特点，然后从例子中进行解析。

1. 多个协程可由一个或多个线程管理，协程的调度发生在其所在的线程中。
2. 可以被调度，调度策略由应用层代码定义，即可被高度自定义实现。
3. 执行效率高
4. 占用内存少

看起来协程A 和 协程B 的运行像是线程的切换，但是请注意，这里的 A 和 B 都运行在同一个线程里面。它们的调度不是线程的切换，而是纯应用态的协程调度。

 

 

在Go中，每个上下文P会分配一个本地的协程队列(LRQ)，叫做Local Run Queue ，一个M必须关联所需的资源P才能运行相应的G队列，正如操作系统层面上每个线程队列需要分配关联上CPU才能得到执行，类比前面的栗子，轮子(M)需要仓鼠(P)去带动，才能执行(跑G协程任务)。

前面提到两个队列，全局/本地队列：

本地队列：指的是当前上下文P关联上的Go协程队列(LRQ)，本地队列，在go1.13版本每个本地协程队列的最大值是256，超过256就会放到全局队列里面去。

本地队列是可以被其他P偷走的，在某些情况下，当有P发现本地的G队列空了，就会去偷其他P的本地队列，每次会从其它P的本地队列里面偷走一半的G。
全局队列：在其他情况，当有空闲P发现其他P的本地队列没有G可以偷的情况下，会尝试获取全局队列的G去执行。