面试题：Go语言sync包中条件变量与互斥锁的协同优化

协同工作机制

Mutex的作用：Mutex用于保护共享资源，确保在同一时间只有一个goroutine能够访问共享资源。在使用Cond时，通常先获取Mutex，以保证对共享数据的操作是线程安全的。
Cond的作用：Cond依赖于Mutex，它提供了一种线程间同步的方式。当某个条件不满足时，goroutine可以通过Cond的Wait方法进入等待状态，同时释放Mutex，使得其他goroutine可以修改共享资源。当条件满足时，通过Signal或Broadcast方法唤醒等待的goroutine，被唤醒的goroutine会重新获取Mutex，然后继续执行。

优化示例

假设我们有一个生产者 - 消费者模型，生产者向共享队列中添加数据，消费者从队列中取出数据。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

type Queue struct {
    data []int
    mu   sync.Mutex
    cond *sync.Cond
}

func NewQueue() *Queue {
    q := &Queue{}
    q.cond = sync.NewCond(&q.mu)
    return q
}

func (q *Queue) Enqueue(v int) {
    q.mu.Lock()
    defer q.mu.Unlock()
    q.data = append(q.data, v)
    q.cond.Broadcast()
}

func (q *Queue) Dequeue() int {
    q.mu.Lock()
    for len(q.data) == 0 {
        q.cond.Wait()
    }
    v := q.data[0]
    q.data = q.data[1:]
    q.mu.Unlock()
    return v
}

在这个例子中，Enqueue方法添加数据后调用Broadcast唤醒所有等待的消费者，Dequeue方法在队列为空时调用Wait等待，当被唤醒且获取到锁后继续从队列取数据。这样可以避免不必要的等待和空转，提升系统性能和资源利用率。

死锁场景及避免方法

死锁场景：
- 忘记解锁Mutex：在调用Wait方法前没有释放Mutex，或者在Signal或Broadcast后没有正确处理Mutex，可能导致死锁。例如：

func wrongUsage() {
    var mu sync.Mutex
    cond := sync.NewCond(&mu)
    mu.Lock()
    cond.Wait() // 这里会导致死锁，因为Wait方法需要先释放锁
    mu.Unlock()
}

- **重复获取锁**：如果在已经持有Mutex的情况下再次获取Mutex，也会导致死锁。例如：

func doubleLock() {
    var mu sync.Mutex
    mu.Lock()
    mu.Lock() // 这里会导致死锁
    mu.Unlock()
    mu.Unlock()
}

避免方法：
- 严格遵循使用规范：在调用Wait方法前一定要先获取Mutex，并且Wait方法会自动释放Mutex并挂起当前goroutine，被唤醒后会重新获取Mutex。在使用Signal或Broadcast时，要确保Mutex的状态是正确的，通常在持有Mutex的情况下调用这些方法。
- 代码审查：通过代码审查，仔细检查锁的获取和释放逻辑，确保没有重复获取锁或忘记释放锁的情况。

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优化示例

死锁场景及避免方法