locks, mutexes, critical sections और semaphores को समझाइए।

Question

IT Interview Practice · Accepted Answer

**एक mutex एक lock है जो पारस्परिक अपवर्जन (mutual exclusion) की गारंटी देता है — एक समय में केवल एक thread इसे रख सकता है और संरक्षित critical section में प्रवेश कर सकता है।** एक semaphore इसे N तक समवर्ती धारकों की अनुमति देने के लिए सामान्यीकृत करता है।

## यह कैसे काम करता है

- **Critical section**: वह code क्षेत्र जो साझा state को छूता है और जो समवर्ती रूप से नहीं चलना चाहिए।
- **Mutex (mutual exclusion)**: section से पहले acquire करें, बाद में release करें। एक दूसरा thread तब तक block होता है जब तक यह मुक्त न हो। आमतौर पर acquire करने वाले thread के स्वामित्व में (केवल वही release कर सकता है)।
- **Semaphore**: N permits का एक counter रखता है। `acquire()` घटाता है (0 पर block करता है), `release()` बढ़ाता है। एक mutex मूलतः N=1 वाला एक semaphore है पर स्वामित्व की semantics के साथ।

```python
lock = threading.Lock()
def transfer(a, b, amt):
    with lock:                 # critical section — one thread at a time
        a.balance -= amt
        b.balance += amt

# Semaphore: cap concurrent DB connections at 10
sem = threading.Semaphore(10)
def query():
    with sem:                  # up to 10 threads run this concurrently
        db.execute(...)
```

## Pitfalls

- **release करना भूलना** → स्थायी block। release को exceptions पर भी स्वचालित बनाने के लिए `with`/RAII/`defer` का उपयोग करें।
- **किसी lock को बहुत देर तक रखना** throughput को मार देता है; critical sections को छोटा रखें।
- **Lock granularity**: एक coarse lock सरल है पर सब कुछ serialize कर देता है; कई fine locks बेहतर scale करते हैं पर deadlock का जोखिम रखते हैं।

## यह क्यों महत्वपूर्ण है

ये साझा state की रक्षा के लिए रोज़मर्रा के उपकरण हैं। Mutexes races रोकने के लिए access को serialize करते हैं; semaphores एक resource pool (connections, permits, rate limits) को throttle करते हैं। सही primitive चुनना और critical sections को छोटा रखना सही-और-तेज़ तथा सही-पर-धीमा के बीच का अंतर है।

यह कैसे काम करता है

Pitfalls

यह क्यों महत्वपूर्ण है

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