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同步/异步

在计算机科学和编程中，“同步”（Synchronization）是一种机制，用于协调不同进程或线程之间的操作，以避免竞态条件（race conditions）、死锁（deadlocks）和其他并发问题。同步确保了在多线程或多进程环境中，对共享资源的访问是有序的、互斥的，从而保证了数据的一致性和完整性。

具体来说，同步机制可以包括以下几种形式：

1. 互斥锁（Mutexes）：互斥锁是最基本的同步机制之一，用于保护共享资源，防止多个线程同时访问。当一个线程访问被互斥锁保护的资源时，它会先尝试获取锁；如果锁已被其他线程持有，则当前线程将等待，直到锁被释放。

2. 信号量（Semaphores）：信号量是一种更通用的同步机制，它可以用来控制对多个共享资源的访问。信号量有一个值，该值表示可用资源的数量。线程可以通过增加或减少信号量的值来请求或释放资源。

3. 条件变量（Condition Variables）：条件变量与互斥锁一起使用，允许线程在共享数据满足特定条件之前挂起（阻塞）。当条件满足时，另一个线程可以通知一个或多个等待该条件的线程。

4. 事件（Events）：事件是一种同步机制，允许一个或多个线程等待某个事件的发生。当事件被设置（signaled）时，等待该事件的线程将被唤醒并继续执行。

5. 屏障（Barriers）：屏障是一种同步机制，用于在多个线程之间设置同步点。所有线程都必须在屏障处等待，直到所有线程都到达该点，然后它们才能继续执行。

6. 原子操作（Atomic Operations）：原子操作是不可中断的操作，它们在执行过程中不会被线程调度机制打断。原子操作通常用于执行对单个变量的简单操作，如递增、递减或赋值，而无需使用锁。

同步机制的选择取决于具体的应用场景和需求。正确地使用同步机制是编写高效、可靠的多线程或多进程程序的关键。然而，过度使用同步机制也可能导致性能问题，如增加线程间的等待时间和降低系统的吞吐量。因此，在设计并发程序时，需要仔细权衡同步的需要和可能带来的性能开销。