圖解併發與並行-分別從CPU和執行緒的角度理解

wangsys發表於2021-09-09

本文作為圖解java併發程式設計的第三篇,前2篇訪問地址如下所示:

一、CPU角度的併發與並行

併發
曾經我作為一個不是很愛學習的孩子,在上學的時候經常做這樣的事情:在數學課上補物理作業,數學課聽懂了,物理作業也上交了。不謙虛的說,我是具備這樣的能力,但很可惜沒用對地方。

很多同學說:“你是不是有多個大腦?”,肯定不是啊,其實這是一種切換的能力。當你同時做多件事情,並且能夠快速切換的時候。在別人開來,你就有了併發的能力,但是你的大腦還是一個大腦。

我們的計算機在絕大部分時間都執行很多很多的程式與執行緒,所以CPU併發執行並切換分配CPU時間片資源是一種常態。只是CPU的執行速度實在是太快了,快到絕大部分情況下你都無法感知“執行執行緒的切換”。所以看上去它在一邊播放音樂,一邊執行瀏覽器,一邊執行其他軟體。

並行
知道了計算機中併發的概念,我們來舉例瞭解一下並行的概念。

  • 你在餐廳點餐,點餐後等餐的同時你在讀書。看上去你是在做兩件事,等餐和讀書。實際上只有一件事是需要你實際操作的,那就是讀書;另外一件事實際上是做菜,做菜是由餐廳的廚師進行的。

隨著計算機多核CPU的普及,計算機也在一定程度上具備了平行計算的能力。那這麼說,單核心的CPU就一定不存在並行能力嘍?也並非完全如此,若單核心的CPU擁有Hyper-threading技術,那麼單核心可以並行的執行兩個邏輯執行緒。

二、執行緒角度的併發與並行

上面的併發與並行的解釋更多的是從CPU執行的角度,但作為程式設計師更關心的是作為開發者如何區分併發與並行。

從執行緒的角度去談並行,通常是指在多執行緒間不存在資料共享或通訊,能夠利用CPU的並行能力去執行多執行緒。

從執行緒的角度去談併發,通常是指多個執行緒之間存在資源共享(記憶體、程式碼段等),彼此協調共享資源的使用,從而交出或獲得CPU執行時間片的使用權。

總結一句話,希望對你與理解併發與並行有幫助,併發是看上去的並行,實際上的資源切換,併發目的是將資源利用能力最大化、最優化。

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