Зачем нужны примитивы синхронизации

Когда несколько потоков работают с общими данными, может возникнуть ситуация, называемая race condition — результат зависит от порядка выполнения потоков.

Чтобы этого избежать, используются механизмы блокировки.

Что такое мьютекс

Определение:
Мьютекс — это примитив синхронизации, который гарантирует, что только один поток может выполнить критическую секцию.

Пример:

lock = threading.Lock()

with lock:
    shared_counter += 1

Пока один поток удерживает lock, остальные ждут.

Что такое семафор

Определение:
Семафор — это счетчик, который ограничивает количество потоков, имеющих доступ к ресурсу одновременно.

Пример:

sem = threading.Semaphore(3)

with sem:
    process_request()

Одновременно выполнятся не более 3 потоков.

Где используется

1. Ограничение количества подключений

2. Пулы соединений

3. Ограничение API-запросов

4. Работа с файлами или оборудованием

Различие по сути

Мьютекс:

• бинарная блокировка

• один поток

Семафор:

• счетчик

• несколько потоков

Вывод

Мьютекс применяют для защиты данных, семафор — для ограничения параллелизма.