面试题：Go Mutex锁性能优化之读写锁与Mutex锁的选择

Question

在一个读多写少的Go程序场景中，既可以使用Mutex锁，也可以使用读写锁（RWMutex）。请详细阐述如何从性能优化角度选择合适的锁，包括两种锁在不同读写比例下的性能表现分析，以及在使用读写锁时需要注意的特殊情况。

Answer 1

性能表现分析

1. Mutex锁：
   • 特点：Mutex是一种互斥锁，同一时间只允许一个goroutine进入临界区，无论是读操作还是写操作。
   • 读多写少场景下性能：在这种场景中，由于读操作之间本身不存在数据竞争（只要没有写操作同时进行），但Mutex锁会阻止所有读操作并发执行，即使多个读操作同时进行也会被串行化，因此会降低读操作的并发性能，在高并发读场景下性能不佳。
2. RWMutex读写锁：
   • 特点：RWMutex区分读锁（RLock）和写锁（Lock）。读锁允许多个goroutine同时进入临界区进行读操作，只要没有写锁被持有；写锁则是独占的，持有写锁时，其他任何读或写操作都不能进行。
   • 读多写少场景下性能：在这种场景下，读操作可以并发执行，大大提高了读操作的并发性能。写操作由于独占性，依然会等待所有读操作完成后才能进行，但由于写操作本身较少，整体性能优于Mutex锁。

不同读写比例下的选择

1. 极高读比例场景：当读操作的比例非常高，写操作极少（例如读操作占比99%以上）时，RWMutex读写锁能显著提升性能。因为大量读操作可以并发执行，只有偶尔的写操作会短暂阻塞读操作。
2. 读多写少但写操作比例相对较高场景：如果写操作比例虽然低于读操作，但也有一定占比（例如读操作占比80% - 90%），此时需要综合考虑。虽然RWMutex仍然能提升读性能，但由于写操作的独占性，频繁的写操作可能导致读操作等待时间变长。在这种情况下，可以评估业务场景，若读操作性能提升的收益大于写操作等待带来的损失，仍可选择RWMutex；否则，需要权衡是否使用Mutex锁。

使用读写锁时需注意的特殊情况

1. 写锁饥饿问题：如果读操作过于频繁，写操作可能会长时间等待读操作完成，导致写操作饥饿。解决方法可以是限制读操作的并发数量，例如使用一个信号量来控制同时进行的读操作数量，确保写操作有机会及时获取锁。
2. 锁嵌套问题：在使用RWMutex时，要避免锁嵌套的情况。例如在已经持有读锁的情况下又尝试获取写锁，或者在持有写锁时又去获取读锁，这会导致死锁。
3. 锁释放顺序：要确保正确释放锁，先获取的锁后释放。如果违反这个顺序，可能导致未定义行为或死锁。例如在函数中获取了读锁，之后又获取了写锁，释放时应先释放写锁，再释放读锁。