同步与互斥
并发共享资源的两个问题：互斥（同时只能一个进程进临界区）、同步（执行顺序有要求）。面试主线：原语是什么、经典问题怎么解。
临界区与原子性
- 临界区：访问共享资源的代码段，同一时刻只允许一个进程进入
- 原子操作：不可分割的操作（如单条指令），是互斥的基础
- 互斥的实现要求：忙等要避免（自旋锁忙等浪费 CPU，短临界区可接受）、不能死锁
互斥原语
| 原语 | 机制 | 适用 |
|---|---|---|
| 互斥锁（Mutex） | 一个线程持有，其他阻塞等待 | 临界区互斥 |
| 自旋锁 | 拿不到就忙等（循环检查） | 临界区极短、多核 |
| 读写锁 | 读共享、写互斥 | 读多写少 |
| 信号量 | 计数器，P/V 操作（down/up） | 互斥 + 资源计数 + 同步 |
信号量是通用原语：值为 1 时就是互斥锁，值为 N 时是资源池（如连接池），还用于同步（一个进程等另一个完成）。
P（wait）：计数减 1, 小于 0 则阻塞
V（signal）：计数加 1, 唤醒等待者经典同步问题
生产者-消费者: 两个信号量控制空/满
生产者-消费者（高频考点）：
empty = N（空位计数）, full = 0（已用计数）
生产者: P(empty) → 放入 → V(full)
消费者: P(full) → 取出 → V(empty)要点：P 的顺序不能反（先拿缓冲区锁再等空位会死锁），缓冲区本身还要一把互斥锁。
哲学家进餐：五个人围桌，两叉子才能吃。解法：同时拿起两把叉子（原子）、限制最多四人同时拿、或奇偶编号错开。考点是预防死锁（见死锁篇）。
读者写者：读者可并发，写者独占。偏好问题：读者优先会饿死写者，写者优先反之。读写锁就是答案。
面试追问
- 互斥和同步的区别？ 互斥是资源独占（锁），同步是执行顺序（信号量）。信号量都能做
- 信号量怎么实现互斥？ 初值 1，P 进入 V 离开。初值 N 是资源池
- 自旋锁什么时候用？ 临界区极短（几条指令）：忙等的代价小于阻塞唤醒的代价。单核无抢占场景下自旋甚至可能死锁（持锁进程不被调度），要关中断或让出 CPU
- 生产者消费者怎么防止死锁？ P 的顺序：先等资源信号量再进临界区。顺序反了会互相持有等待
- 读者写者问题？ 读写锁：读共享写互斥。读者优先会饿死写者，要有写者优先或公平策略