互斥（mutual exclusion）

互斥是三項臨界區間要求中最簡單、也最重要的一項：對於某一份共用資料，任一時刻最多只能有一條執行緒待在臨界區間裡。之所以叫「互」斥，是因為執行緒們彼此排除——我在裡面，你就被擋在外面，反之亦然。單人廁所就是最完美的寫照：那把鎖保證裡頭的人完全獨享，其他所有人都得排隊等。

互斥是直接擊敗競爭條件的那項性質。回想一下，競爭之所以發生，是因為兩條執行緒對共用資料的多步驟操作交錯了。如果在做那些步驟的臨界區間上互斥成立，這些步驟就無法交錯：執行緒 A 必須完整做完它的讀取、相加、寫回，才輪到執行緒 B 開始，於是沒有更新會被丟失。實際上，互斥把一段非原子的區域變成了實質原子的區域。提供互斥的機制，從巧妙的純軟體協定（皮特森解法）一路到硬體原子指令、互斥鎖、號誌都有；它們在成本與便利性上不同，卻都承諾同一個「一次一個」的保證。

兩點誠實的提醒。第一，互斥是安全性而非活性：它本身完全沒說等待中的執行緒究竟進不進得去，所以一個互斥的機制仍可能死結或餓死某人——這正是為什麼進展與有限等待是分開的另兩項要求。第二，互斥不是免費的，也並非永遠值得追求。當一條執行緒持有它時，其他所有需要該資源的執行緒都被阻擋，這會把程式的那一段「序列化」，限制你能得到多少平行加速；這就是為什麼好的設計會讓臨界區間保持短、只保護真正必須獨佔的部分。有時候一個唯讀的工作根本不需要互斥，或可以用較弱的機制（允許多個讀者、但只能一個寫者）。