- 互斥锁（Mutex）
概念
互斥锁（Mutex，全称 mutual exclusion lock）是最基本的线程同步机制，用于防止多个线程同时访问共享资源。它保证在同一时刻，只有一个线程可以访问临界区（即需要互斥访问的代码段）。
工作原理
当一个线程试图进入临界区时，它会尝试获取互斥锁。如果锁已经被其他线程持有，该线程将被阻塞，直到锁被释放。
当持有锁的线程完成对临界区的访问后，释放锁，从而允许其他等待的线程获取锁。
适用场景
适用于需要对共享资源进行独占访问的场景，例如更新共享变量、操作文件等。
优点
简单直接，确保数据一致性。
缺点
阻塞线程会导致上下文切换开销，影响性能。
- 条件锁（Condition Variable）
概念
条件锁（Condition Variable）通常与互斥锁结合使用，用于在线程之间同步某种条件。例如，一个线程等待某个条件成立，而另一个线程负责在条件满足时通知等待线程。
工作原理
一个线程在持有互斥锁的情况下，可以调用 wait() 方法进入等待状态，并释放互斥锁。
另一个线程改变共享状态后，可以调用 notify() 或 notify_all() 来唤醒一个或所有等待线程。
被唤醒的线程会重新获取互斥锁，并检查条件是否满足，满足则继续执行，不满足则继续等待。
适用场景
适用于需要线程间协调的场景，例如生产者-消费者问题，一个线程等待资源可用，另一个线程通知资源可用。
优点
提供灵活的线程同步方式，避免忙等待。
缺点
实现复杂，涉及线程的等待和唤醒，可能导致虚假唤醒问题。
- 读写锁（Read-Write Lock）
概念
读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但在有线程写入资源时，必须独占访问。它的目标是提高读多写少场景下的并发性能。
工作原理
读锁：多个线程可以同时获取读锁，只要没有线程持有写锁。
写锁：当一个线程获取写锁时，所有其他线程（包括读线程和写线程）都会被阻塞，直到写锁释放。
适用场景
适用于读多写少的场景，如缓存、配置信息读取等。
优点
提高了读多写少场景下的并发性能。
缺点
如果读写比例不平衡，或者写操作频繁，可能导致读写锁退化为普通的互斥锁，影响性能。
- 自旋锁（Spinlock）
概念
自旋锁是一种轻量级的锁机制，它在尝试获取锁时，不会立即阻塞线程，而是反复检查锁的状态（自旋），直到获取锁或条件满足。
工作原理
当一个线程尝试获取自旋锁时，如果锁已被占用，线程不会被挂起，而是在一个循环中不断检查锁是否可用。
一旦锁被释放，线程可以立即获取锁并进入临界区。
适用场景
适用于锁的持有时间非常短的场景，因为自旋锁避免了线程阻塞和上下文切换的开销。
适用于多核 CPU，能够有效利用 CPU 的缓存一致性机制。
优点
在锁的持有时间极短的情况下，性能优于互斥锁，因为避免了上下文切换。
缺点
如果锁持有时间较长，自旋将消耗 CPU 资源，导致性能下降。
不适合单核 CPU 系统，因为在自旋期间，其他线程无法获得执行机会。
总结
互斥锁：用于保护共享资源的独占访问，适用于大多数并发场景。
条件锁：用于线程间的条件同步，适用于需要协调线程之间执行顺序的场景。
读写锁：适用于读多写少的场景，提升并发性能。
自旋锁：适用于临界区非常短的场景，减少上下文切换开销。
互斥锁、自旋锁、信号量都是用于线程同步的工具，可以防止竞态条件。
互斥锁和自旋锁都是用于保护临界区的工具，但互斥锁会阻塞线程，自旋锁则在锁短时间被持有的场景中更为高效。
信号量的功能更为广泛，可以控制对一个或多个资源的访问，既可以模拟互斥锁的功能（通过二元信号量），也可以控制对多个实例资源的访问（通过计数信号量）。
互斥量是实现互斥锁的一种数据结构。
同步锁是一个广泛的概念，包含所有用于线程同步的锁，包括互斥锁、读写锁等。