В чем разница между семафором и мьютексом?

Мьютекс (Mutex, Mutual Exclusion) — механизм синхронизации, который гарантирует, что в один момент времени только один поток имеет доступ к критической секции кода или ресурсу. Он работает по принципу владения: поток, заблокировавший мьютекс, должен его и разблокировать.

Семафор (Semaphore) — более общий механизм синхронизации, который управляет доступом к ресурсу, ограниченному определенным количеством "разрешений". Потоки могут получить разрешение, если оно доступно, и продолжать выполнение. Когда ресурс больше не нужен, разрешение возвращается. Семафор не имеет концепции владения; любой поток может увеличить счетчик семафора.

Ключевые отличия:

• Назначение: Мьютекс используется для исключительного доступа (один поток), семафор — для управления доступом к ограниченному пулу ресурсов (несколько потоков до лимита).
• Владение: Мьютекс имеет владельца (поток, который его заблокировал). Семафор не имеет владельца.
• Счетчик: Мьютекс можно рассматривать как семафор со счетчиком, равным 1. Семафор может иметь счетчик больше 1.
• Операции: Мьютекс: WaitOne/Pulse/ReleaseMutex. Семафор: WaitOne/Release.

Вот простой пример использования семафора в C#:

// Создаем семафор с начальным значением 2 и максимальным 2.
// Позволяет одновременно 2 потокам получить доступ к ресурсу.
SemaphoreSlim semaphore = new SemaphoreSlim(2, 2);

// Поток пытается получить доступ к ресурсу
semaphore.WaitOne();
// ... работа с ресурсом ...
semaphore.Release(); // Освобождаем разрешение

Пример мьютекса:

// Создаем мьютекс
Mutex mutex = new Mutex();

// Поток пытается получить исключительный доступ
mutex.WaitOne();
// ... работа с критической секцией ...
mutex.ReleaseMutex(); // Освобождаем мьютекс (только владелец может)