深入理解 Go 语言 sync.Mutex 的公平性（Go语言并发控制中的公平锁机制详解）

Go 的 sync.Mutex 是公平的吗？

答案是：从 Go 1.14 开始，sync.Mutex 默认采用了一种“近似公平”的策略，但并非严格 FIFO。

在早期版本（如 Go 1.13 及之前），sync.Mutex 是非公平的：当一个 goroutine 释放锁时，如果有其他 goroutine 正在运行并尝试获取该锁，它可能立即抢到锁，而不管是否有其他 goroutine 已经等待更久。这可能导致“饥饿”问题——某些 goroutine 长时间无法获得锁。

但从 Go 1.14 起，Go 团队对 sync.Mutex 进行了优化，引入了“饥饿模式”（starvation mode）。其核心思想是：

• 正常情况下，锁是非公平的，以提高性能；
• 但如果某个等待者等待时间超过 1 毫秒，Mutex 会切换到“饥饿模式”；
• 在饥饿模式下，锁会严格按照 FIFO 顺序唤醒等待的 goroutine，确保不会饿死。

代码演示：观察 Mutex 的行为

下面是一个简单的示例，展示多个 goroutine 竞争同一个 sync.Mutex 锁：

package mainimport (    "fmt"    "sync"    "time")func main() {    var mu sync.Mutex    var wg sync.WaitGroup    // 启动 5 个 goroutine    for i := 0; i < 5; i++ {        wg.Add(1)        go func(id int) {            defer wg.Done()            time.Sleep(time.Millisecond * 10) // 模拟延迟启动            mu.Lock()            fmt.Printf("Goroutine %d 获取到锁\n", id)            time.Sleep(time.Millisecond * 100) // 模拟临界区操作            mu.Unlock()        }(i)    }    wg.Wait()}

多次运行这段代码，你会发现输出顺序并不总是固定的。但在高竞争或长时间等待场景下，Go 的“饥饿模式”会介入，使后续获取锁的行为更接近公平。

为什么 Go 不默认使用完全公平锁？

完全公平锁虽然能避免饥饿，但会带来显著的性能开销：

• 需要维护等待队列；
• 频繁的上下文切换；
• 降低整体吞吐量。

Go 的设计哲学是“实用优先”。因此，sync.Mutex 在大多数场景下保持高性能（非公平），仅在检测到潜在饥饿时才切换到公平模式，这是一种非常聪明的折中方案。

总结

通过本文，我们了解了 Go语言 中 sync.Mutex 的公平性机制。它并非传统意义上的公平锁，而是通过“饥饿模式”实现了动态公平，既保证了高并发下的性能，又避免了 goroutine 长期饥饿的问题。

对于开发者来说，理解这一点有助于更好地设计并发程序。如果你的应用对锁的获取顺序有严格要求（例如实现队列或调度器），可能需要考虑使用 sync.Cond 或其他更高级的同步机制。

记住，并发控制 的核心不仅是正确性，还包括性能与公平性的平衡。而 Go 的 sync.Mutex 正是在这一平衡点上做出了优秀的设计。

关键词回顾：Go语言、sync.Mutex、公平锁、并发控制。