面试题：Go语言中互斥锁和读写锁在性能方面的主要区别是什么

Question

在Go语言里，互斥锁（sync.Mutex）和读写锁（sync.RWMutex）都用于控制并发访问。请详细阐述这两种锁在性能表现上的主要差异，例如在高读低写、高写低读等不同场景下的性能特点，并说明产生这些差异的原因。

Answer 1

1. 互斥锁（sync.Mutex）

• 高读低写场景：
  • 性能特点：性能较低。因为互斥锁同一时间只允许一个goroutine访问临界区，即使读操作之间不冲突，也会依次排队等待锁的释放，导致读操作的并发性能无法充分发挥。
  • 原因：互斥锁的设计是为了保证同一时刻只有一个goroutine能进入临界区，以确保数据的一致性，这种机制不区分读操作和写操作，都视为独占式访问。
• 高写低读场景：
  • 性能特点：符合设计预期，能够较好地保证数据一致性。虽然写操作之间也需要排队，但这种场景下写操作本身就少，整体性能不会因为锁竞争过于严重而大幅下降。
  • 原因：互斥锁保证了每次只有一个写操作能进入临界区，防止写操作之间的冲突以及写操作和读操作之间的冲突，从而确保数据的一致性。

2. 读写锁（sync.RWMutex）

• 高读低写场景：
  • 性能特点：性能较好。多个读操作可以同时获取读锁进入临界区，因为读操作本身不会修改数据，不会产生数据冲突，从而大大提高了读操作的并发性能。
  • 原因：读写锁区分了读操作和写操作，读锁允许多个goroutine同时持有，只要没有写操作在进行或者等待写锁，读操作就可以并发执行。
• 高写低读场景：
  • 性能特点：性能较低。写操作需要获取写锁，而写锁是独占的，一旦有写操作请求，所有的读操作和其他写操作都需要等待，这会导致大量的锁竞争，尤其是在写操作频繁的情况下，会严重影响整体性能。
  • 原因：为了保证数据一致性，当有写操作进行时，不允许读操作和其他写操作同时进行，所以在高写低读场景下，写锁的独占性会导致锁竞争加剧，进而影响性能。