作者: 雅各布·詹科夫
原文: http://tutorials.jenkov.com/j…
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更新: 2022-02-23
并发性和并行性通常用于与多线程程序相干的，最早并发性和并行性仿佛指的是雷同的概念，但其实并发和并行实际上有不同的含意。在这个并发与并行教程中，我将解释这些概念的含意。
为了分明起见，在本文中，我探讨在单个应用程序（单个过程）中的并发性和并行性。不在多个应用程序、过程或计算机之间。
并发与并行教程视频
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什么是并发
并发是指在一个应用程序中同时存在多个工作在执行，同时刻或者说看起来是同一时刻（并发）。
如果计算机只有一个 CPU，应用程序可能不会在同一时间实现多个工作，但在应用程序外部一次实现多个工作。要同时在多个工作上获得停顿，CPU 会在执行期间在不同的工作之间切换。如下图所示：
什么是并行执行
并行执行是指计算机具备多个 CPU 或 CPU 内核，并同时在多个工作上获得停顿。然而，并行执行并不是指与并行性雷同的景象。稍后我将回到并行性。并行执行如下图所示：
并行并发执行
能够进行并行并发执行，其中线程散布在多个 CPU 中。因而，在同一个 CPU 上执行的线程是并发执行的，而在不同 CPU 上执行的线程是并行执行的。下图阐明了并行并发执行。
了解并行性
并行性意味着一个应用程序将其工作拆分成更小的子工作，这些子工作能够并行处理，例如在多个 CPU 上同时解决。因而，并行性并不是指与并行执行雷同的执行模型，即便它们外表上看起来很类似。
为了实现真正的并行性，您的应用程序必须运行多个线程，每个线程必须在独自的 CPU/CPU 内核 / 显卡 GPU 内核或相似内核上运行。
下图显示了一个更大的工作，它被分为 4 个子工作。这 4 个子工作由 4 个不同的线程执行，它们运行在 2 个不同的 CPU 上。这意味着，这些子工作的局部是并行执行的（在同一 CPU 上执行的），而局部是并行执行的（在不同 CPU 上执行的）。
如果这 4 个子工作由 4 个线程在各自的 CPU 上执行（总共 4 个 CPU），那么工作的执行将是齐全并行的。然而，要将一个工作分解成与可用 CPU 数量一样多的子工作并不总是那么容易。通常，将一个工作合成为多个子工作更容易，这些子工作与手头的工作天然匹配，而后让线程调度器负责在可用 CPU 之间调配线程。
并发和并行组合
综上所述，并发性指的是多个工作在单个 CPU 上看似同时获得停顿。
另一方面，并行性与应用程序如何并行执行单个工作无关，通常是通过将工作拆分为能够并行实现的子工作。
这两种执行形式能够在同一个应用程序中组合。我将在上面介绍其中一些组合。
并发，非并行
应用程序能够是并发的，但不能是并行的。这意味着它仿佛同时（同时）在多个工作上获得停顿，但应用程序会在每个工作上获得停顿之间切换，直到工作实现。在并行线程 /CPU 中没有真正的工作并行执行。
并行，不并发
应用程序也能够是并行的，但不能是并发的。这意味着应用程序一次只能解决一个工作，而这个工作被分解成能够并行处理的子工作。然而，每个工作（+ 子工作）都是在下一个工作被拆分并并行执行之前实现的。
既不并发也不并行
此外，应用程序既不能是并发的，也不能是并行的。这意味着它一次只能解决一个工作，而且工作永远不会合成为并行执行的子工作。小型命令行应用程序可能就是这种状况，因为它只有一个作业，太小了，无奈并行化。
并发且并行
最初，应用程序还能够通过两种形式同时并发和并行：
第一种是简略的并行执行。如果应用程序启动多个线程，而后在多个 CPU 上执行，就会产生这种状况。
第二种形式是应用程序同时解决多个工作，并将每个工作合成为子工作，同时以并行的形式执行。然而在这种状况下，并发和并行的一些性能劣势可能会失落，因为计算机中的 CPU 基于在频繁于并发或并行处理。所以并发且并行，可能只会带来渺小的性能晋升甚至可能是性能损失。因而，除非有非凡目标并且曾经提前进行了充沛剖析和测量，否则不倡议采纳并发并行模型。
（本篇完）
作者: 雅各布·詹科夫
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更新: 2022-02-23