Что такое мьютекс?

Мьютекс (mutual exclusion) — это объект синхронизации, который гарантирует, что в определённый момент времени только один поток выполняет код, работающий с общим ресурсом. Когда поток входит в критическую секцию, он захватывает мьютекс, а остальные потоки, пытающиеся сделать то же самое, блокируются до его освобождения.

Зачем нужен мьютекс

Без синхронизации несколько потоков могут одновременно читать и изменять одну переменную, что приводит к гонкам данных и непредсказуемому результату. Мьютекс сериализует доступ к таким данным.

• Защита общих переменных и структур данных.
• Ограничение доступа к файлам, сокетам, устройствам.
• Реализация потокобезопасных коллекций и кэшей.

Пример на C++

#include <mutex>
#include <thread>
#include <iostream>

std::mutex mtx;
int counter = 0;

void increment() {
    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // захват и авто-освобождение
        ++counter;
    }
}

int main() {
    std::thread t1(increment);
    std::thread t2(increment);
    t1.join(); t2.join();
    std::cout << counter; // всегда 200000
}

Мьютекс и семафор

Семафор — счётчик разрешений, мьютекс — бинарный владелец. Мьютекс обычно может освободить только тот поток, который его захватил, что упрощает отладку и предотвращает ошибки.

Опасности

• Дедлок: два потока ждут мьютексы друг друга.
• Забытая разблокировка: используйте RAII (lock_guard, unique_lock).
• Слишком крупная блокировка снижает параллелизм.

Итог: мьютекс применяют везде, где несколько потоков обращаются к общим изменяемым данным, чтобы обеспечить корректность и предсказуемость многопоточной программы.