面试题：Go中Mutex锁的公平性对性能有何影响

Question

在Go语言中，Mutex锁存在公平性与非公平性两种模式。请阐述公平性模式下Mutex锁对程序性能的具体影响，包括但不限于对等待队列、资源竞争以及整体执行效率的影响。

Answer 1

等待队列

1. 有序性：在公平性模式下，等待获取Mutex锁的Goroutine会按照请求的顺序进入一个先进先出（FIFO）的等待队列。这确保了每个请求锁的Goroutine都有机会按照其请求顺序获得锁，不会出现某些Goroutine长时间等待的情况。
2. 减少饥饿：由于严格按照顺序处理等待的Goroutine，避免了后来的Goroutine频繁获取锁而导致先请求的Goroutine饥饿的现象。

资源竞争

1. 公平竞争：公平性模式强制资源竞争按照顺序进行，每次锁释放后，等待队列中最前面的Goroutine会被唤醒并获得锁。这使得资源竞争在时间上更加均匀地分布，不会偏向于新请求的Goroutine。
2. 锁的交替使用：会出现锁的交替使用现象，即每个Goroutine依次获得锁，进行临界区操作，然后释放锁，让下一个Goroutine获取。

整体执行效率

1. 优势：在高竞争环境下，对于那些需要长时间持有锁的Goroutine，公平性模式能保证它们最终获得锁的机会，提高了系统的整体公平性和稳定性。特别是在一些对数据一致性和操作顺序敏感的场景中，公平性模式能够确保操作按序进行，避免数据混乱。
2. 劣势：由于每次唤醒等待队列最前面的Goroutine，会导致上下文切换开销增加。如果系统中存在大量短时间获取锁的操作，公平性模式可能会因为频繁的上下文切换而降低整体执行效率。此外，在公平性模式下，新请求的Goroutine即使在锁处于空闲状态时也不能立即获取锁，而要等待等待队列中的Goroutine依次获取，这在一定程度上降低了锁的利用率，进而影响整体执行效率。