并发与并行

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2.2.1认识并发与并行

我们理解了什么是线程，以及线程与进程对关系，那么我们现在可以简单理解为，并发就是在同一时刻多个线程操作同一物理CPU（或多个物理CPU）上的资源。

百度百科中，并发是指在操作系统中，是指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间，且这几个程序都是在同一个处理机上运行，但任一个时刻点上只有一个程序在处理机上运行。

同样，为了方便理解，我们利用生活中的一种模型去解释，把线程比作汽车，汽车通过高速收费站，假设收费站只开了一个收费口，这时所有车道上的汽车交替并入收费口通过，这个场景就是并发。这时我们脑子里马上就会反应出，如果只开一个收费口那么多的汽车肯定不是一个好方法，所以实际情况往往是开多个收费口，这就叫“并行”，所以我们概念性总结什么是并行？并行是指多个处理器或者是多核的处理器同时处理多个不同的任务。在开发中也是无时无刻用到并行操作，例如处理集合我们可以使用parallelStream()并行流处理方法，他是线程不安全，用的时候要注意。

我们用下面两个图形象说明并发和并行。

图 2-2

图2-3

2.2.2并发、并行、线程之间的关系

我们利用一组图说明并发、并行和多线程的关系

图 2-4

图2-5

从图2-2我们看出并发是一个处理器在同一时间内处理多个事件，但并不是同时，其实是线程A、B、C是处理器通过时间片进行切换，实际情况中我们感觉好像是多个线程同时处理，那是因为处理器切换速度快。

从图2-3我们看出并行需要两个或两个以上的线程跑在不同的处理器上，因此并行是物理上的同时发生，是真实的同时。

通过上面的解释我们应该对线程、并发和并行有了一定认识，因此并发编程的目标是充分的利用处理器的每一个核，以达到最高的处理性能。并行包含并发，但并发小于并行。不管并发还是并行，都提高了程序对CPU资源的利用率，最大限度地利用CPU资源。

2.2.3并发和并行的区别

此小章节的内容是对上面并发与并行找出不同点，并发与并行本身就是一种概念性的理解，他可以理解成程序执行的一种模型，并发和并行离不开线程，无论是并发还是并行都是多核CPU在多线程下的执行形式。

区别一：并发是指一个处理器同时处理多个任务。并行是指多个处理器或者是多核的处理器同时处理多个不同的任务。并发是逻辑上的同时发生（simultaneous），而并行是物理上的同时发生。

区别二：并行（parallel）指在同一时刻，有多条指令在多个处理器上同时执行。无论从微观还是从宏观来看，二者都是一起执行的。并发（concurrency）指在同一时刻只能有一条指令执行，但多个进程指令被快速的轮换执行，使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果，但在微观上并不是同时执行的，只是把时间分成若干段，使多个进程快速交替的执行。

我所指宏观是站在系统层面上看多个程序运行情况，微观是站在每一个线程对角度上看线程的执行情况。

区别三：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）。

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