原子操作&普通锁&读写锁原理讲解

一：原子操作CAS(compare-and-swap)

原子操作分三步：读取addr的值，和old进行比较，如果相等，则将new赋值给*addr，他能保证这三步一起执行完成，叫原子操作也就是说它不能再分了，当有一个CPU在访问这块内容addr时，其他CPU就不能访问

func CompareAndSwapInt64(addr *int64, old, new int64) (swapped bool)
TEXT ·CompareAndSwapUint64(SB),NOSPLIT,$0-25
   MOVD   addr+0(FP), R3
   MOVD   old+8(FP), R4
   MOVD   new+16(FP), R5
   SYNC
   LDAR   (R3), R6
   CMP    R6, R4
   BNE    7(PC)
   STDCCC R5, (R3)
   BNE    -4(PC)
   ISYNC
   MOVD   $1, R3
   MOVB   R3, swapped+24(FP)
   RET
   MOVB   R0, swapped+24(FP)
    RET

二：普通锁

加锁（Mutex.Lock）

1：原子操作加锁：原子操作判断是否已经被加锁，如果没有加锁，原子操作加锁，直接返回，很快吗！

2：执行旋转锁：已经被加锁，判断是否可以执行旋转锁，执行旋转锁，原子判断是否可以加锁，若可以，加锁返回

3：当前G休眠等待被唤醒：在执行旋转锁期间，锁还是没释放，那就只能让当前协程休眠，等待被唤醒，当锁被释放后，当前G被唤醒继续执行

释放锁（Mutex.UnLock）

1：将加锁状态去掉，判断是否有等待的协程，如没有直接返回

2：若有等待协程，将状态设置成唤醒状态

3：唤醒一个等待协程

三：读写锁

读写锁基于普通锁实现

加写锁（RWMutex.Lock）

1：加普通锁

2：改读锁的数量readerCount -= 1 << 30

3：如果有正在读的锁，等待直到读锁完成，读写不能同时进行

释放写锁（RWMutex.UnLock）

1：改读锁的数量readerCount += 1 << 30，加锁的时候减了这么多，释放锁的时候加回来

2：如果readerCount>= 1 << 30，抛异常，释放没有加锁的锁

3：唤醒所有正在等待读的协程

4：释放普通锁

加读锁（RWMutex.RLock）

1：原子操作读锁数量加1，readerCount+=1

2：如果rederCount<0，说明有写功能正在执行，协程进入睡眠状态，等待写完之后被唤醒

3：如果没有正在执行的写锁，就完事了，整个加锁操作就只执行了一个原子操作，还是很快的

释放读锁（RWMutex.RUnLock）

1：原子操作读锁数量减1

2：如果读锁数量==-1，或==-1 << 30，说明释放了一个没有加读锁的锁，或者释放了一个正在写的锁，直接报错

3：如果有正在等待的写锁，唤醒它，否则整个释放读锁也就执行了一个原子操作

所以说，锁是基于原子操作的，原子操作保证了数据的一致性，读写锁基于普通锁来实现，对于一个写少读多的程序来说，读写锁会比普通锁快很多

加锁原理

1：先是CAS的方式尝试获取锁，如果获取到了，就锁住，并继续执行被锁住的代码，然后在释放锁

2：CAS没有拿到锁，就只能等待了，比如有10个协程(G)在等这个待锁，go并不是一把锁创建一个队列，而是默认创建251个队列，通过hash的方式将G加入队列，确保等待同一把锁的G在同一个队列，然后将当前G执行上下文信息保存到G.sched，下次就可以继续从这里执行，这样这个等待的G就这样被扔到队列中了，而不是将这个G状态改成等待状态等待被唤醒，G去睡觉了，P还得继续执行，于是会找一个P，继续执行

解锁原理

1：通过锁定位到对应的队列，所有等待这把锁的G都在这个队列中，查找是否有等待的G，没有就返回

2：有就将G状态改成可运行，并加入到运行队列，等待被调度