排他制御

排他制御（mutual exclusion）とは、複数の処理（スレッドやプロセス）が同時に共有リソースへアクセスしないようにする仕組みである。これにより、レースコンディションやデータ破壊を防ぐ。

なぜ必要か

• プログラムにおいて共有リソース（例: メモリ領域、ファイル、ソケットなど）を複数の処理が同時に変更しようとすると、予期せぬ結果になる。
• そのため、ある処理がリソースを使っている間は、他の処理がアクセスできないようにする必要がある。

主な排他制御の手段

名前	説明
ロック (Lock)	明示的に「ロック」と「アンロック」を行う制御。
ミューテックス (Mutex)	スレッド間の排他制御用ロック。通常1つのスレッドだけがロック可能。
セマフォ (Semaphore)	複数スレッドに「制限付きで」同時アクセスを許可。カウント付き。
モニタ (Monitor)	オブジェクトに紐づけて排他制御を行う高レベル構造。JavaやC#で使用。

例えばなし

1つしかないトイレに複数人が来たとする。

• 誰かが入っている間は「使用中」の札が出て他の人は入れない。
• これが「排他制御」である。

注意点

• デッドロック：複数の処理が互いにロックの解除を待ち合い、永遠に停止する状態。
• ライブロック：互いに譲り合いすぎて、結果的に何も進まない。
• スレッド飢餓：一部のスレッドが常に待たされ、実行されない。