Что такое семафор и мьютекс: простые объяснения. Как семафоры и мьютексы различаются и когда их применять

Семафоры и мьютексы - это два распространенных средства синхронизации, используемые в многопоточном программировании для контроля доступа к ресурсам. Они оба решают проблемы конкурентного доступа к разделяемым данным, но они делают это по-разному, имея различные характеристики и сценарии применения.

Мьютекс

 (Mutual Exclusion) - это простейший механизм синхронизации, который позволяет только одному потоку в определенный момент времени получить доступ к защищаемому ресурсу. Как только поток захватывает мьютекс, другие потоки, желающие получить доступ к этому ресурсу, должны ждать, пока мьютекс не освободится.

Семафор

 - это более общий механизм синхронизации, который предоставляет счетчик, который может использоваться для управления доступом к нескольким ресурсам одновременно или для ограничения количества потоков, которые могут получить доступ к ресурсу одновременно. Семафоры могут быть именованными (разделяемые между разными процессами) или безымянными (разделяемые только между потоками в пределах одного процесса).

Вот некоторые ключевые различия между семафорами и мьютексами

Управление доступом

 Мьютекс позволяет только одному потоку за раз получить доступ к защищаемому ресурсу, тогда как семафор может разрешать доступ нескольким потокам в зависимости от его счетчика.



Состояние

 Мьютекс имеет два состояния захвачен (занят) или освобожден (свободен). Семафор может иметь большее количество состояний в зависимости от его счетчика.



Использование

 Мьютексы часто используются для ограничения доступа к критическим секциям кода, где нужно обеспечить атомарность операций. Семафоры обычно используются для ограничения доступа к ресурсам, таким как пул потоков, разделяемые память и т. д.



Пример

 Давайте представим ситуацию, где у нас есть пять потоков, и каждый из них хочет уменьшить значение общего счетчика на единицу, но только два потока могут это делать одновременно. Мы можем использовать семафор для ограничения количества потоков, имеющих доступ к счетчику одновременно. Мьютекс же будет более подходящим, если у нас есть критическая секция кода, где мы хотим гарантировать, что только один поток может выполняться в определенный момент времени, чтобы избежать гонок данных и других конфликтов.





Таким образом, семафоры и мьютексы являются важными инструментами для обеспечения синхронизации и безопасности в многопоточном программировании, и выбор между ними зависит от конкретных требований вашего приложения.

Ещё несколько любопытных статей на заметку:

• Чем отличается усыновление от удочерения
• Чем отличается коррупция от взяточничества
• Чем отличается портсигар от сироты
• Чем отличается блейзер от жакета
• Чем отличается джардинс от форсиги