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1 概述
在计算机领域经常会听到同步和异步的概念，首先我们先看下什么是同步和异步。
同步：是指一个进程在执行某个请求的时候，若这个请求没有执行完成， 那么这个进程将会一直等待下去，直到这个请求执行完毕，返回数据（比如1+1=2），才会继续执行下面的请求。
异步：是指一个进程在执行某个请求的时候，如果这个请求没有执行完毕，进程不会等待（但是会返回结果，如果1+1=2，或者是正在计算中），而是继续执行下面的请求。
阻塞:不立即返回结果,期间线程挂起（执行者等待）
非阻塞：：立即返回结果（执行者不等待）
总结下，同步异步讲的是调用接口数据返回的方式，同步是调用者主动查询，而异步是指被调用者通知调用者数据。阻塞非阻塞讲的是调用者调用接口后是否可以执行其他的任务，阻塞是指调用者调用接口后不可以继续执行其他的任务，非阻塞是指调用接口后可以继续执行其他的任务。
2 进程同步
并发进程之间分为独立关系和交互关系，独立关系的进程分别在自己的变量集合上运行，互不影响；但交互关系的并发进程在执行过程中需要共享或交换数据，因此交互的并发进程之间存在着竞争和协作关系。
Process Synchronization means a mechanism to the consistency of data shared in cooperative process
进程同步是一种维持交互进程之间共享数据一致性的机制。同步的工具：Mutex Lock(互斥锁)和Semaphore(信号量)。
进程本身是相互独立运行的，也就是说是异步的，但是由于进程间的交互，使得进程间一定要保证某种时序关系，因此需要做进程间的同步。
2.1 临界区
进程同步中，当两个进程同时操作共享数据时，如果不加以干涉就会出问题，换言之，我们需要共享数据的进程之间互斥，即以一种手段确保当一个进程在使用共享数据时，其他进程不能做同样的操作。
每个进程中，对共享数据进行访问的程序片段被称为“临界区”。
2.2 互斥锁
操作系统设计人员建立软件工具来解决临界区问题，最简单的工具就是互斥锁
A procss must acquire the lock before entering a critical section
一个进程进入临界区之前必须获取锁
It must release the lock when it exits the critical section
进程在退出临界区时必须释放锁
为什么说互斥锁是硬件的实现方案呢，因为互斥锁需要通过执行TSL指令来获取锁，而TSL指令称为测试并加锁(test and set lock)，但它是一个原子操作，由硬件保证原子性，执行TSL指令时，执行该指令的CPU通过硬件锁住内存总线，其他CPU将无法访问内存，直到TSL指令执行完测试并加锁。
2.3 信号量
信号量(Semaphore)是一种比互斥锁更强大的同步工具，它可以提供更高级的方法来同步并发进程。
信号量是由荷兰学者Dijkstra1965年提出的，网络中的链路状态算法也是他提出的。
A semaphore S is an integer variable that,apart from initialization,is accessed only through two standard atomic operations: P(proberen in dutch 测试) and V(verhogen in dutch 增加)
信号量S是一个整数，除了初始化之外，只能通过两个标准的原子操作P和V访问
P：wait() operation 等待操作
V：signal() operation 信号操作
第一种，二值信号量的值只能是0或1，通常将其初始化为1(S=1)，用于实现互斥锁的功能。
第二种， 一般信号量的取值可以是任意数值(S > 1)，用于控制并发进程对共享资源的访问
例子：有个Y字型的交通路口，其中主干道的车要进入两个小路，而每条小路上最多只能有一辆车行驶。
假设现在有三辆车Car1、Car2、Car3都到达了Y字型路口，信号量road表示小路的数量，首先Car1通过P操作，将road减一，并进入了小路，此时road=1，还有一条小路可以用；
Car2也通过P操作，再将road减一，并进入小路，此时road=0，没有小路可用了；
当轮到Car3的时候，由于此时road=0，执行P操作的时候，进入到了空循环进行忙式等待(自旋)；
过了一段时间，Car1驶出了其中一条小路，并对信号量进行V操作，通过Car1的V操作，此时road=1，Car3在P操作中再次循环的时候就退出循环，将road减一，然后进入到小路。