線程同步是指線程之間所具有的一種制約關係，一個線程的執行依賴另一個線程的消息，當它沒有得到另一個線程的消息時應等待，直到消息到達時才被喚醒。
線程互斥是指對於共享的進程系統資源，在各單個線程訪問時的排它性。當有若干個線程都要使用某一共享資源時，任何時刻最多隻允許一個線程去使用，其它要使用該資源的線程必須等待，直到佔用資源者釋放該資源。線程互斥可以看成是一種特殊的線程同步（下文統稱爲同步）。
線程間的同步法大體可分爲兩類：用戶模式和內核模式。顧名思義，內核模式就是指利用系統內核對象的單一性來進行同步，使用時需要切換內核態與用戶態，而用戶模式就是不需要切換到內核態，只在用戶態完成操作。
用戶模式下的方法有：原子操作（例如一個單一的全局變量），臨界區。內核模式下的方法有：事件，信號量，互斥量。
下面我們來分別看一下這些方法：
原子操作（全局變量）：
#include "stdafx.h"#include "windows.h"#include "stdio.h"volatile int ThreadData = 1;void ThreadProcess(){
for(int i=0; i<6; i++)
{
Sleep(1000);
printf("Sub Thread Tick %5d!\n",(i+1)*1000);
}
ThreadData = 0;
printf("Exit Sub Thread!\n");
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){
HANDLE hThread;
DWORD ThreadID;
hThread=CreateThread(NULL,
0,
(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadProcess,
NULL,
0,
&ThreadID);
while (ThreadData)
{
printf("Main Thread is waiting for Sub Thread!\n");
Sleep(600);
}
printf("Main Thread Finished! \n");
system("pause");
return 0;
}
在上面的程序中，我利用了全局變量ThreadData來進行線程間的同步，當子線程結束時改變該值，而父線程則循環判斷該值來確認子線程是否已經結束，當子線程結束時，父線程才繼續進行下面的操作。
臨界區（Critical Section）
保證在某一時刻只有一個線程能訪問數據的簡便辦法。在任意時刻只允許一個線程對共享資源進行訪問。如果有多個線程試圖同時訪問臨界區，那麼在有一個線程進入後其他所有試圖訪問此臨界區的線程將被掛起，並一直持續到進入臨界區的線程離開。臨界區在被釋放後，其他線程可以繼續搶佔，並以此達到用原子方式操作共享資源的目的。
臨界區包含兩個操作原語：
EnterCriticalSection（） 進入臨界區
LeaveCriticalSection（） 離開臨界區
EnterCriticalSection（）語句執行後代碼將進入臨界區以後無論發生什麼，必須確保與之匹配的LeaveCriticalSection（）都能夠被執行到。否則臨界區保護的共享資源將永遠不會被釋放。雖然臨界區同步速度很快，但卻只能用來同步本進程內的線程，而不可用來同步多個進程中的線程。
事件（Event）
事件對象也可以通過通知操作的方式來保持線程的同步。並且可以實現不同進程中的線程同步操作。
信號量包含的幾個操作原語：
CreateEvent（） 創建一個信號量
OpenEvent（） 打開一個事件
SetEvent（） 回置事件
WaitForSingleObject（） 等待一個事件
WaitForMultipleObjects（） 等待多個事件
WaitForMultipleObjects 函數原型：
WaitForMultipleObjects（
IN DWORD nCount, // 等待句柄數
IN CONST HANDLE *lpHandles, //指向句柄數組
IN BOOL bWaitAll, //是否完全等待標誌
IN DWORD dwMilliseconds //等待時間
）
參數nCount指定了要等待的內核對象的數目，存放這些內核對象的數組由lpHandles來指向。fWaitAll對指定的這nCount個內核對象的兩種等待方式進行了指定，爲TRUE時當所有對象都被通知時函數纔會返回，爲FALSE則只要其中任何一個得到通知就可以返回。dwMilliseconds在這裏的作用與在WaitForSingleObject（）中的作用是完全一致的。如果等待超時，函數將返回WAIT_TIMEOUT。
事件可以實現不同進程中的線程同步操作，並且可以方便的實現多個線程的優先比較等待操作，例如寫多個WaitForSingleObject來代替WaitForMultipleObjects從而使編程更加靈活。
互斥量（Mutex）
互斥量跟臨界區很相似，只有擁有互斥對象的線程才具有訪問資源的權限，由於互斥對象只有一個，因此就決定了任何情況下此共享資源都不會同時被多個線程所訪問。當前佔據資源的線程在任務處理完後應將擁有的互斥對象交出，以便其他線程在獲得後得以訪問資源。互斥量比臨界區複雜。因爲使用互斥不僅僅能夠在同一應用程序不同線程中實現資源的安全共享，而且可以在不同應用程序的線程之間實現對資源的安全共享。
互斥量包含的幾個操作原語：
CreateMutex（） 創建一個互斥量
OpenMutex（） 打開一個互斥量
ReleaseMutex（） 釋放互斥量
WaitForMultipleObjects（） 等待互斥量對象
信號量（Semaphores）
信號量對象對線程的同步方式與前面幾種方法不同，信號允許多個線程同時使用共享資源，這與操作系統中的PV操作相同。它指出了同時訪問共享資源的線程最大數目。它允許多個線程在同一時刻訪問同一資源，但是需要限制在同一時刻訪問此資源的最大線程數目。在用CreateSemaphore（）創建信號量時即要同時指出允許的最大資源計數和當前可用資源計數。一般是將當前可用資源計數設置爲最大資源計數，每增加一個線程對共享資源的訪問，當前可用資源計數就會減1，只要當前可用資源計數是大於0的，就可以發出信號量信號。但是當前可用計數減小到0時則說明當前佔用資源的線程數已經達到了所允許的最大數目，不能在允許其他線程的進入，此時的信號量信號將無法發出。線程在處理完共享資源後，應在離開的同時通過ReleaseSemaphore（）函數將當前可用資源計數加1。在任何時候當前可用資源計數決不可能大於最大資源計數。
PV操作及信號量的概念都是由荷蘭科學家E.W.Dijkstra提出的。信號量S是一個整數，S大於等於零時代表可供併發進程使用的資源實體數，但S小於零時則表示正在等待使用共享資源的進程數。
P操作申請資源：
（1）S減1；
（2）若S減1後仍大於等於零，則進程繼續執行；
（3）若S減1後小於零，則該進程被阻塞後進入與該信號相對應的隊列中，然後轉入進程調度。
V操作釋放資源：
（1）S加1；
（2）若相加結果大於零，則進程繼續執行；
（3）若相加結果小於等於零，則從該信號的等待隊列中喚醒一個等待進程，然後再返回原進程繼續執行或轉入進程調度。
信號量包含的幾個操作原語：
CreateSemaphore（） 創建一個信號量
OpenSemaphore（） 打開一個信號量
ReleaseSemaphore（） 釋放信號量
WaitForSingleObject（） 等待信號量
信號量的使用特點使其更適用於對Socket（套接字）程序中線程的同步。例如，網絡上的HTTP服務器要對同一時間內訪問同一頁面的用戶數加以限制，這時可以爲每一個用戶對服務器的頁面請求設置一個線程，而頁面則是待保護的共享資源，通過使用信號量對線程的同步作用可以確保在任一時刻無論有多少用戶對某一頁面進行訪問，只有不大於設定的最大用戶數目的線程能夠進行訪問，而其他的訪問企圖則被掛起，只有在有用戶退出對此頁面的訪問後才有可能進入。
因爲它們的使用方法都很類似，下面我結合起來給出一個簡單的示例：
#include "stdafx.h"#include "windows.h"#include "stdio.h"volatile int ThreadData = 1;CRITICAL_SECTION csPrint; // 臨界區//HANDLE evtPrint; // 事件信號,標記事件是否已發生//HANDLE mtxPrint; // 互斥信號,如有信號表明已經有線程進入臨界區並擁有此信號//HANDLE smphPrint; // 信號量,表示是否已經達到允許的最大線程數void Print(char *str){
EnterCriticalSection(&csPrint); // 進入臨界區
//WaitForSingleObject(evtPrint, INFINITE); // 等待事件有信號
//WaitForSingleObject(mtxPrint, INFINITE); // 等待互斥量空置（沒有線程擁有它）
//WaitForSingleObject(smphPrint, INFINITE); // 等待對共享資源請求被通過 等於 P操作
for (;*str != '\0';str++)
{
Sleep(50);
printf("%c",*str);
}
printf("\n");
LeaveCriticalSection(&csPrint); // 退出臨界區
//SetEvent(evtPrint); // 把事件信號量恢復,變爲有信號
//ReleaseMutex(mtxPrint); // 釋放對互斥量的佔有
//ReleaseSemaphore(smphPrint, 1, NULL); // 釋放共享資源 等於 V操作
}
void ThreadProcess(){
for(int i=0; i<6; i++)
{
Sleep(1000);
Print("Sub Thread is running!");
}
ThreadData = 0;
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){
HANDLE hThread;
DWORD ThreadID;
InitializeCriticalSection(&csPrint); // 初始化臨界區
//evtPrint = CreateEvent(NULL, FALSE, TRUE, L"PrintEvent"); // 初始化事件
//mtxPrint = CreateMutex(NULL, FALSE, L"PrintMutex"); // 初始化互斥量
//smphPrint= CreateSemaphore(NULL, 1, 1, L"PrintSemaphore"); // 設置信號量1個資源,因此同時只可以有一個線程訪問
hThread=CreateThread(NULL,
0,
(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadProcess,
NULL,
0,
&ThreadID);
while (ThreadData)
{
Print("Main Thread is waiting for Sub Thread!");
Sleep(600);
}
printf("Main Thread Finished!");
system("pause");
return 0;
}
綜上所述：當在同一進程中的多線程同步時，臨界區是效率最最高，基本不需要什麼開銷。而內核對象由於要進行用戶態和內核態的切換，開銷較大，但是內核對象由於可以命名，因此它們同時可以用於進程間的同步。另外，值得一提的是，信號量可以設置允許訪問資源的線程或進程個數，而不僅僅是隻允許單個線程或進程訪問資源。