在多线程频繁切换的过程中使用互斥锁，信号量等会出现什么问题？

在多线程频繁切换的过程中使用互斥锁（mutex）、信号量（semaphore）等同步原语，虽然可以保证线程安全，但也可能引发一系列性能或逻辑问题。以下是常见问题及原因：

一、常见问题

1. 频繁上下文切换导致性能下降

现象：

• 每次线程在等待锁时都会让出 CPU，操作系统需要保存/恢复线程上下文。
• 多线程频繁竞争锁，会导致系统频繁进行上下文切换（context switch）。

后果：

• CPU 时间花在“切换”而非“执行”上。
• 系统吞吐量降低，响应变慢。

2. 锁竞争严重

现象：

• 多个线程频繁尝试获取同一把锁，尤其在临界区很小却访问很频繁时。

后果：

• 大量线程阻塞排队，造成“性能瓶颈”。
• 某些线程可能长时间抢不到锁（饥饿）。

3. 死锁（Deadlock）

现象：

• 两个或多个线程互相等待对方释放锁，永远卡住。

示例：

// 线程 A 拿到锁 1 等待锁 2，线程 B 拿到锁 2 等待锁 1
pthread