面试题：Go并发编程中互斥锁常见的性能瓶颈有哪些

Question

在Go的并发编程场景下，阐述互斥锁在使用过程中可能会出现的性能瓶颈，并简要说明原因。

Answer 1

性能瓶颈

1. 竞争激烈时的等待开销：当多个 goroutine 频繁争夺互斥锁时，未获取到锁的 goroutine 会进入等待状态。这种等待会导致上下文切换，增加系统开销，降低程序的并发性能。
2. 死锁风险：如果在代码中对互斥锁的使用逻辑不当，例如重复加锁或锁的嵌套使用顺序错误，可能会导致死锁。死锁发生时，相关 goroutine 会永久阻塞，使程序无法继续执行，严重影响性能。
3. 锁粒度问题导致的低并发度：若互斥锁保护的临界区范围过大（锁粒度粗），会使得在同一时间内只有一个 goroutine 能访问该区域，即使临界区内不同部分的操作并不相互影响，这就限制了程序的并发执行能力，降低了整体性能。
4. 饥饿现象：当高优先级的 goroutine 持续频繁获取锁时，低优先级的 goroutine 可能会长时间无法获取到锁，导致“饥饿”，影响其执行效率，进而影响整个程序的性能。

原因

1. 操作系统调度机制：操作系统在处理 goroutine 上下文切换时，需要保存和恢复寄存器、栈等信息，这一过程涉及到内核态与用户态的切换，会消耗较多的 CPU 时间和内存资源，在竞争激烈时，频繁的上下文切换导致性能下降。
2. 代码逻辑复杂性：程序逻辑复杂时，开发者难以清晰把控锁的使用顺序和范围，容易出现死锁情况。而且死锁一旦发生，排查和修复成本较高。
3. 锁设计的局限性：粗粒度锁为了保证数据一致性，限制了多个 goroutine 对临界区不同部分的并发访问，而细粒度锁的设计和实现又需要开发者具备较高的并发编程技巧，否则可能引入其他问题。
4. 公平性策略缺失：Go 语言的互斥锁默认不保证公平性，在高并发场景下，若没有合理的调度机制，容易出现低优先级 goroutine 饥饿的现象。