互斥鎖（mutex lock）

互斥鎖（mutex，是 mutual exclusion 的縮寫）是保護臨界區間時日常又實用的工具。把它想成共用房間旁掛著的一把唯一的鑰匙：進去前你先把鑰匙拿走（取得／acquire）；你持有它的期間，別人都進不來；離開時你把它掛回去（釋放／release），下一個人才拿得到。整套規則就只是紀律：每一條想碰共用資料的執行緒，都必須先取得同一把互斥鎖、用完再釋放。只要一以貫之地使用，你就能得到互斥，而完全不必去想原子指令。

互斥鎖提供兩個操作，慣例上叫取得（acquire／lock）與釋放（release／unlock）。acquire 在鎖空閒時立刻成功，否則讓呼叫者等待到它空出來；release 把它標記為空閒，並讓一個等待者前進。在內部，acquire 是用測試並設定或比較並交換這類硬體原子指令造出來的，好讓「檢查是否空閒並一把抓住」這個步驟本身就不可分割。關鍵在於，一個正確實作的互斥鎖也帶有記憶體順序保證（acquire/release 語意），使臨界區間內所做的一切寫入，都對下一條取得它的執行緒可見——於是你用一個工具同時得到了互斥與正確的可見性。

兩個實務上的真相。第一，互斥鎖只憑「約定」來保護資料：它是一面旗標，而不是圍在變數外的圍籬。只要有一條程式路徑沒持有互斥鎖就改動了共用資料，保護就沒了。互斥鎖與它所守護的資料，只在程式設計者的腦中相連，所以這份紀律必須完美無缺。第二，互斥鎖有兩種等待風格，選錯會很痛。自旋風格的互斥鎖會忙碌等待（自旋），在等待會非常短時才對；阻塞式互斥鎖則讓等待的執行緒睡著，在等待可能很長時才對，因為睡著能把 CPU 讓給其他工作。忘記釋放互斥鎖（尤其在提早 return 或例外發生時）是死結的經典來源。