1. Mutex 几种状态

1、Mutex 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。

  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。

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

⚫ 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

  1. func (c *Cond) Broadcast()
  3. func (c *Cond) Signal()

8、Cond 中 Wait 使用

  1. func (c *Cond) Wait()
  2. Wait()会自动释放 c.L，并挂起调用者的 goroutine。之后恢复执行，Wait()会
  3. 在返回时对 c.L 加锁。
  4. 除非被 Signal 或者 Broadcast 唤醒，否则 Wait()不会返回。
  5. 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
  6. 并不能假设条件为真。
  7. 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
  8. condition，就必须加锁。） 
  10. c.L.Lock()
  11. for !condition() {
  12.  c.Wait()
  13. }
  14. ... make use of condition ...
  15. 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()。

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
https://studygolang.com/articles/35304