為允許在線程或進程間共享數據，同步通常是必須的。常見的同步方式有：互斥鎖、條件變量、讀寫鎖、信號量。另外，對於進程間的同步，也可以通過進程間通信的方式進行同步，包括管道（無名管道、有名管道）、信號量、消息隊列、共享內存、遠程過程調用，當然也可以通過Socket來進行網絡控制。
一. 互斥鎖和條件變量是同步的基本組成部分
互斥鎖和條件變量出自Posix.1線程標准，多用來同步一個進程中各個線程。但如果將二者存放在多個進程間共享的內存區中，它們也可以用來進行進程間的同步。
1. 互斥鎖用於保護臨界區，以保護任何時刻只有一個線程在執行其中的代碼，其大體輪廓大體如下：
lock_the_mutex(...);
臨界區
unlock_the_mutex(...);
下列三個函數給一個互斥鎖上鎖和解鎖：
#include <pthread.h>
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mptr); //若不能立刻獲得鎖，將阻塞在此處
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mptr); //若不能立刻獲得鎖，將返回EBUSY，用戶可以根據此返回值做其他操作，非阻塞模式
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mptr); //釋放鎖
互斥鎖通常用於保護由多個線程或多個進程分享的共享數據(Share Data)
2. 條件變量，它是發送信號與等待信號。互斥鎖用戶上鎖，條件變量則用於等待。一般來說，在一個進程/線程中調用pthread_cond_wait(..)等待某個條件的成立，此時該進程阻塞在這里，另外一個進程/線程進行某種操作，當某種條件成立時，調用pthread_cond_signal(...)來發送信號，從而使pthread_cond_wait(...)返回。此處要注意的是，這里所談到的信號，不是系統級別的SIGXXXX信號，只是用信號這個詞語更容易理解。條件變量與信號量更接近或者就可以認為是信號量。
下列兩個函數用來對條件變量進行控制：
#include <pthread.h>
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cptr, pthread_mutex_t *mptr);
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cptr);
由代碼我們可以看出，條件變量的使用是需要結合鎖機制的，即上面所提到的互斥鎖。也就是說，一個進程/線程要等到臨界區的共享數據達到某種狀態時再進行某種操作，而這個狀態的成立，則是由另外一個進程/線程來完成后發送信號來通知的。
其實想一想，pthread_cond_wait函數也可以用一個while死循環來等待條件的成立，但要注意的是，使用while死循環會嚴重消耗CPU，而pthread_cond_wait則是采用線程睡眠的方式，它是一種等待模式，而不是一直的檢查模式。
總的來說，給條件變量發送信號的代碼大體如下：
pthread_mutex_lock(&mutex);
設置條件為真
pthread_cond_signal(&cond); //發送信號
pthread_mutex_unlock(&mutex);
等待條件並進入睡眠以等待條件變為真的代碼大體如下：
pthread_mutex_lock(&mutex);
while(條件為假)
pthread_cond_wait(&cond,&mutex);
執行某種操作
pthread_mutex_unlock(&mutex);
在這里需要注意的是，pthread_cond_wait(&cond,&mutex)是一個院子操作，當它執行時，首先對mutex解鎖，這樣另外的線程才能得到鎖來修改條件，pthread_cond_wait解鎖后，再將本身的線程/進程投入睡眠，另外，當該函數返回時，會再對mutex進行加鎖，這樣才能“執行某種操作”后unlock鎖。
二、 讀寫鎖
顧名思義，讀寫鎖也是一種鎖，他是在互斥鎖的基礎上進行了改進，當一個進程/線程獲得寫入鎖時，其他的進程/線程仍然可以獲得鎖，只不過獲得的是讀取鎖，因為一個進程/線程寫入，不影響其他進程/線程的讀操作。
三、 信號量
英文：semaphore，它是一種專門用於提供不同進程間或線程間同步手段的原語。可以通過下圖來理解它。
進程A 進程B
\ /
進程 \ /
----------------------------------------------------
內核 \ /
信號量
也就是說，信號量是由內核來維護的，他獨立出進程。因此可以通過它來進行同步。
上圖一般來說，是基於Posix有名信號量，可以認為它是系統中的一個特殊文件（因為在Linux中，一切都可以認為是文件），因為在進程間的通信、同步中用的比較多，如果是線程之間的同步，經常用基於Posix內存的信號量。（基於內存的信號量必須在創建時指定是否在進程間共享，有名信號量隨內核有持續性，需手工刪除，而基於內存的信號量具有隨進程的持續性）
對於信號量的工作原理，其實和互斥鎖+條件變量相似。
主要函數有：sem_open、sem_close、sem_unlink，這里要注意，close只是關閉信號量，但並未從系統中刪除，而unlink是刪除該信號量。
sem_wait和sem_trywait函數，他們和pthread_cond_wait功能相似，都是等待某個條件的成立，sem_wait和sem_trywait的區別是，當所指定的信號量的值為0時，后者並不將調用者投入睡眠，而是立刻返回EAGAIN，即重試。
sem_post和sem_getvalue函數，sem_post將指定的信號量加一，然后喚醒正在等待該信號量值變為正數的任意線程。sem_getvalue是用來獲取當前信號量值的函數。
總結：
互斥鎖、條件變量、信號量三者的差別：
（1） 互斥鎖必須總是由給他上鎖的線程解鎖（因為此時其他線程根本得不到此鎖），信號量沒有這種限制：一個線程等待某個信號量，而另一個線程可以掛出該信號量
（2）每個信號量有一個與之關聯的值，掛出時+1，等待時-1，那么任何線程都可以掛出一個信號，即使沒有線程在等待該信號量的值。不過對於條件變量來說，如果pthread_cond_signal之后沒有任何線程阻塞在pthread_cond_wait上，那么此條件變量上的信號丟失。
（3）在各種各樣的同步技巧中，能夠從信號處理程序中安全調用的唯一函數是sem_post