并行与并发的区别

朱雀 2021-11-01 04:58 392阅读 0赞

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很多人不是特别明白并发编程和并行编程的区别所在，有很多人很容易搞混淆，觉得二者近似相等，本文将用几个浅显易懂的例子，来说明一下什么是并发和并行。

1、任务与多任务

关于什么是进程，什么是线程，这里不打算多说，关于每一种开发语言的多线程处理技术语法上有所区别，原理很多类似，可以查阅相关的参考书。什么是任务呢？其实很简单，在我们生活中，比如我今天要学一首歌，要在操场上散步1000米，然后还要向老师电话汇报研究成果，这是今天的三个任务。在编程语言中，实现某一个任务的一般单元就是“函数”。

2、顺序执行

上面三个任务，如果在一般的单线程执行的程序里面，分别定义三个函数，然后依次顺序执行，即执行完第一个在执行第二个，然后执行第三个，即我先把一首歌学会，然后在操场上散步1000米，然后再给老师汇报，这样做效率低下。

我们可以有一个更加高效的办事方法，我在散步的时候，顺便打电话给老说汇报一下今天的成果，然后边散步边听歌，便跟着学，这样效果就高很多，这里的是“并行执行”。

3、并发和并行的一些理解——concurrency  and  parallellism

并发和并行都是完成多任务更加有效率的方式，但还是有一些区别的，并发（concurrency），并行（parallellism），可见他们的确是有区别的。下面通过一些具体的例子进行说明。

例子一：

假设一个有三个学生需要辅导作业，帮每个学生辅导完作业是一个任务

顺序执行：老师甲先帮学生A辅导，辅导完之后再取给B辅导，最后再去给C辅导，效率低下 ，很久才完成三个任务

并发：老师甲先给学生A去讲思路，A听懂了自己书写过程并且检查，而甲老师在这期间直接去给B讲思路，讲完思路再去给C讲思路，让B自己整理步骤。这样老师就没有空着，一直在做事情，很快就完成了三个任务。与顺序执行不同的是，顺序执行，老师讲完思路之后学生在写步骤，这在这期间，老师是完全空着的，没做事的，所以效率低下。

并行：直接让三个老师甲、乙、丙三个老师“同时”给三个学生辅导作业，也完成的很快。

例子二：

顺序执行：你吃饭吃到一半，电话来了，你一直到吃完了以后才去接，这就说明你不支持并发也不支持并行。

并发：你吃饭吃到一半，电话来了，你停了下来接了电话，接完后继续吃饭，这说明你支持并发。

并行：你吃饭吃到一半，电话来了，你一边打电话一边吃饭，这说明你支持并行。此处注意理解：是同时吃，同时说，要真严格的说的话，需要2张嘴才是并行。

4、理解：

（1）并行是指两个或者多个事件在**同一时刻**发生；而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔发生。

（2）并行是在不同实体上的多个事件，并发是在同一实体上的多个事件。

（3）在一台处理器上“同时”（这个同时实际上市交替“”）处理多个任务，在多台处理器上同时处理多个任务。如hadoop分布式集群

普通解释：

并发：交替做不同事情的能力

并行：同时做不同事情的能力

专业术语：

并发：不同的代码块交替执行

并行：不同的代码块同时执行

5、总结：

如果某个系统支持两个或者多个动作（Action）同时存在，那么这个系统就是一个并发系统。

如果某个系统支持两个或者多个动作同时执行，那么这个系统就是一个并行系统。

并发系统与并行系统这两个定义之间的关键差异在于“存在”这个词。

在并发程序中可以同时拥有两个或者多个线程。这意味着，如果程序在单核处理器上运行，那么这两个线程将交替地换入或者换出内存。这些线程是同时“存在”的——每个线程都处于执行过程中的某个状态。

如果程序能够并行执行，那么就一定是运行在多核处理器上。此时，程序中的每个线程都将分配到一个独立的处理器核上，因此可以同时运行。

我相信你已经能够得出结论——“并行”概念是“并发”概念的一个子集。也就是说，你可以编写一个拥有多个线程或者进程的并发程序，但如果没有多核处理器来执行这个程序，那么就不能以并行方式来运行代码。因此，凡是在求解单个问题时涉及多个执行流程的编程模式或者执行行为，都属于并发编程的范畴。

**并发就是指代码逻辑上可以并行，有并行的潜力，但是不一定当前是真的以物理并行的方式运行。并发指的是代码的性质，并行指的是物理运行状态。**

**　　**顾名思义，并发强调的是一起出发，并行强调的是一起执行。**并发的反义是顺序，并行的反义是串行。并发并行并不是互斥概念，只不过并发强调任务的抽象调度，并行强调任务的实际执行。**

**6、编程中的与并发与并行：**

**当有多个线程在操作时,如果系统只有一个CPU,则它根本不可能真正同时进行一个以上的线程,它只能把CPU运行时间划分成若干个时间段,再将时间 段分配给各个线程执行,在一个时间段的线程代码运行时,其它线程处于挂起状态.这种方式我们称之为并发(Concurrent).  
当系统有一个以上CPU时,则线程的操作有可能非并发.当一个CPU执行一个线程时,另一个CPU可以执行另一个线程,两个线程互不抢占CPU资源,可以同时进行,这种方式我们称之为并行(Parallel)**

**多线程不可能真正充分利用CPU,节约运行时间,它只是以”挂起->执行->挂起”的方式以很小的时间片分别运行各个线程,给用户以每个线程都在运行的错觉.在这种环境中,多线程程序真正改善的是系统的响应性能和程序的友好性.  
在并行环境中, 一个时刻允许多个线程运行,这时多线程程序才真正充分利用了多CPU的处理能力, 节省了整体的运行时间.在这种环境中,多线程程序能体现出它的四大优势:充分利用CPU,节省时间,改善响应和增加程序的友好性.**

**PS:在多核时代来临后,开发多线程程序的能力更是每个程序员都该具备的.**

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