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【Golang 面试题】每日 3 题（三十二）

article 2025/1/16 16:52:48

✍个人博客：Pandaconda-CSDN博客
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📚专栏简介：在这个专栏中，我将会分享 Golang 面试中常见的面试题给大家~
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94. Go 互斥锁的底层实现结构

互斥锁对应的是底层结构是 sync.Mutex 结构体，，位于 src/sync/mutex.go 中

type Mutex struct {
     state int32
     sema  uint32
 }

state 表示锁的状态，有锁定、被唤醒、饥饿模式等，并且是用 state 的二进制位来标识的，不同模式下会有不同的处理方式。

在这里插入图片描述

sema 表示信号量，mutex 阻塞队列的定位是通过这个变量来实现的，从而实现 goroutine 的阻塞和唤醒。

在这里插入图片描述

addr = &sema
func semroot(addr *uint32) *semaRoot {
   return &semtable[(uintptr(unsafe.Pointer(addr))>>3)%semTabSize].root
}
root := semroot(addr)
root.queue(addr, s, lifo)
root.dequeue(addr)
var semtable [251]struct {
   root semaRoot
   ...
}
type semaRoot struct {
  lock  mutex
  treap *sudog // root of balanced tree of unique waiters.
  nwait uint32 // Number of waiters. Read w/o the lock.
}
type sudog struct {
    g *g
    next *sudog
    prev *sudog
    elem unsafe.Pointer // 指向sema变量
    waitlink *sudog // g.waiting list or semaRoot
    waittail *sudog // semaRoot
    ...
}

95. Go 互斥锁的操作

锁的实现一般会依赖于原子操作、信号量，通过 atomic 包中的一些原子操作来实现锁的锁定，通过信号量来实现线程的阻塞与唤醒。

加锁

通过原子操作 cas 加锁，如果加锁不成功，根据不同的场景选择自旋重试加锁或者阻塞等待被唤醒后加锁。

在这里插入图片描述

func (m *Mutex) Lock() {
    // Fast path: 幸运之路，一下就获取到了锁
    if atomic.CompareAndSwapInt32(&m.state, 0, mutexLocked) {
        return
    }
    // Slow path：缓慢之路，尝试自旋或阻塞获取锁
    m.lockSlow()
}

解锁

通过原子操作 add 解锁，如果仍有 goroutine 在等待，唤醒等待的 goroutine。

在这里插入图片描述

func (m *Mutex) Unlock() {
   // Fast path: 幸运之路，解锁
   new := atomic.AddInt32(&m.state, -mutexLocked)
   if new != 0 {
            // Slow path：如果有等待的goroutine，唤醒等待的goroutine
            m.unlockSlow()
   }}