Lock

📌 Lock

Lock — обобщённый механизм синхронизации, обеспечивающий эксклюзивный доступ к ресурсу в многопоточной среде. Используется для защиты критических секций кода от одновременного исполнения несколькими потоками.

🧠 Как работает

Базовая идея: поток запрашивает блокировку перед доступом к ресурсу и освобождает её после.

Типы:

• Mutex — двоичная блокировка с возможностью блокировки потока
• Spinlock — активно ожидает разблокировки (без сна)
• RWLock — разделяет доступ на читателей (параллельных) и писателя (эксклюзивный)
• Semaphore — может быть использован как lock с счётчиком
• Futex — fast userspace mutex (гибрид user/kernel механизма)

Основные операции:

• lock() / acquire() — захват блокировки
• unlock() / release() — освобождение
• try_lock() — неблокирующая попытка захвата
• lock_with_timeout() — попытка с ограничением по времени

⚙️ Где применяется

Область	Примеры
Multithreading	Критические секции, общие переменные
Kernel	Блокировка доступа к внутренним структурам
IPC	Защита ресурсов в Shared Memory
RTOS	Синхронизация задач и ISR

💻 Пример (C++ std::mutex)

#include <mutex>
std::mutex m;
 
void thread_func() {
  std::lock_guard<std::mutex> guard(m);
  // критическая секция
}

✅ Преимущества

• Простая модель синхронизации

• Поддерживается на уровне языка и ОС

• Разнообразие стратегий (по скорости, поведению)

❌ Недостатки

• Риск Deadlock и Starvation

• Производительные потери на контекстных переключениях

• Могут создавать точки конкуренции и узкие места

🛡 Связанные механизмы

• Atomic операции — альтернатива блокировкам

• Condition Variable — синхронизация ожидания событий

• Reader-Writer Lock — разделение доступа по типу операций