互斥锁专用于单资源独占访问，强调所有权和线程绑定；信号量面向资源计数与跨线程同步，支持多资源管理和事件驱动。二者语义不同，不可混用：互斥锁适用于临界区保护，信号量适用于生产者-消费者等时序协调。
信号量和互斥锁都用于协调并发访问，但定位不同：互斥锁专为“资源独占”设计，信号量则面向“资源计数与流程同步”。两者不可简单互换，选错会导致逻辑错误或死锁。
互斥锁：保护单个临界资源
互斥锁本质是二值信号量（初始值恒为1），核心约束是“同一时刻仅一个线程持有”。它强制绑定加锁与解锁线程——谁加锁，必须由谁解锁。适用于全局变量、共享内存、文件句柄等需排他访问的场景。
- 初始化后状态为“未锁定”，调用 pthread_mutex_lock() 成功即进入临界区，失败则阻塞等待
- 临界区代码必须短小，禁止含 sleep、IO 或可能长期阻塞的操作
- 未解锁就销毁互斥锁会触发未定义行为；重复解锁或对未锁对象解锁同样危险
信号量：控制多个同类资源或同步时序
信号量是一个带计数的整型变量，初始值可设为任意非负整数，代表可用资源数量。POSIX 无名信号量（sem_t）支持进程间共享（需配合 SEM_PROCESS_SHARED 属性），而互斥锁默认仅限线程间使用。
- sem_wait() 执行 P 操作：若值 > 0，则减 1 并继续；否则挂起线程，加入等待队列
- sem_post() 执行 V 操作：值加 1，并唤醒至少一个等待线程（无优先级保证）
- 允许跨线程释放——A 线程 wait，B 线程 post，这在生产者-消费者、阶段依赖等同步模型中很关键
关键区别不在语法，而在语义
互斥锁强调“所有权”：它不是资源本身，而是访问权的凭证，且必须由持有时释放。信号量强调“可用性”：它直接反映资源池剩余量，不追踪谁消耗了它。
- 抢票系统用互斥锁：只关心票数更新不冲突，无需规定谁先买
- 流水线作业用信号量：A 完成后 V(Sem_B)，B 线程 wait(Sem_B) 才启动，形成确定依赖
- 多读者单写者场景中，读写锁比单纯用信号量更高效，但信号量可模拟其行为（需配合互斥锁保护计数器）
实际使用建议
优先用互斥锁保护临界区；当需要表达“N个资源”“等待某事件发生”或“跨线程通知”时，选信号量。避免用信号量替代互斥锁来保护单一变量——缺少所有权检查，易因误 post 导致计数溢出或提前唤醒。
- 进程间同步首选命名信号量（sem_open()），它通过文件系统路径标识，天然支持跨进程
- 线程间高频短临界区，可考虑自旋锁（pthread_spin_lock），但仅适用于低延迟且临界区极短的场景
- 涉及条件等待（如“直到缓冲区非空”），应组合互斥锁 + 条件变量，而非强行用信号量模拟
