并行和并发有什么区别？

畫卷琴夢

发布时间：2025-11-20 11:07:18

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来源于php中文网

原创

并行是多任务真正同时执行，需多核支持；并发是任务快速切换，单核即可实现。并行提升性能，并发提高资源利用率与响应速度。常见模型有多线程、事件驱动、Actor模型和协程。避免并发问题可使用锁、原子操作、不可变对象、并发容器、线程池等。未来趋势包括异构计算、函数式编程、反应式编程、无锁编程和自动并发。

并行和并发有什么区别？

并行和并发，简单来说，并行是真正意义上的同时执行，而并发更像是快速切换。你可以把并行想象成几个人同时做不同的事情，而并发是一个人快速地轮流做几件事情。

并行是真·同时，并发是假·同时。

并行是多核CPU的福音，并发是单核CPU的无奈。

并行： 多个任务在同一时刻执行，需要多个处理单元（例如：多核CPU）。

并发： 多个任务在一段时间内“看起来”是同时执行的，但实际上是快速地切换执行，只需要一个处理单元。

并发强调的是程序的设计结构，而并行强调的是程序的执行方式。

为什么我们需要并发编程？

并发编程，或者说多线程编程，听起来挺复杂的，但它解决的问题其实很实际。想象一下，你用浏览器下载一个大文件，如果浏览器只能等文件下载完才能响应你的其他操作，那简直是灾难。并发编程就是让你的程序能同时处理多个任务，提高效率，改善用户体验。

具体来说，并发编程可以：

提高资源利用率： CPU在等待I/O操作时，可以去执行其他任务，而不是闲置。
提高响应速度： 用户界面可以及时响应用户的操作，即使后台正在进行耗时的计算。
模块化： 将一个大的任务分解成多个小的、独立的任务，更容易理解和维护。

当然，并发编程也带来了新的挑战，比如线程安全问题、死锁等等。但总的来说，它带来的好处远大于坏处。

并发编程有哪些常见的模型？

并发编程的模型有很多种，每种模型都有自己的优缺点和适用场景。这里介绍几种常见的模型：

多线程/多进程： 这是最常见的并发模型，每个任务运行在一个独立的线程或进程中。线程之间共享内存，进程之间不共享内存（除非使用特定的IPC机制）。这种模型的优点是简单易懂，缺点是线程安全问题难以处理，进程切换开销大。

// Java多线程示例
public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Thread running: " + Thread.currentThread().getName());
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new MyThread().start();
        }
    }
}

事件驱动： 这种模型基于事件循环，程序不断地监听事件，并根据事件的类型执行相应的处理函数。Node.js就是一个典型的事件驱动的例子。这种模型的优点是高效、可扩展，缺点是代码容易变得复杂，调试困难。
```
// Node.js事件驱动示例
const EventEmitter = require('events');

class MyEmitter extends EventEmitter {}

const myEmitter = new MyEmitter();
myEmitter.on('event', () => {
  console.log('an event occurred!');
});
myEmitter.emit('event');
```

Actor模型： 这种模型将程序分解成多个Actor，每个Actor都是一个独立的实体，拥有自己的状态和行为。Actor之间通过消息传递进行通信。Akka是一个流行的Actor模型框架。这种模型的优点是易于并发、容错性高，缺点是学习曲线陡峭。

// Akka Actor示例 (Scala)
import akka.actor._

class MyActor extends Actor {
  def receive = {
    case "hello" => println("hello back at you")
    case _       => println("huh?")
  }
}

object Main extends App {
  val system = ActorSystem("MySystem")
  val myActor = system.actorOf(Props[MyActor], name = "myactor")
  myActor ! "hello"
  myActor ! "unknown"
}

协程： 协程是一种轻量级的线程，可以在用户态进行切换，避免了线程切换的开销。Go语言的goroutine就是一个协程的例子。这种模型的优点是高效、易于并发，缺点是需要语言或库的支持。
```
// Go 协程示例
package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func say(s string) {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        time.Sleep(100 * time.Millisecond)
        fmt.Println(s)
    }
}

func main() {
    go say("world")
    say("hello")
}
```

选择哪种并发模型取决于具体的应用场景和需求。没有银弹，只有最适合的。

如何避免并发编程中的常见问题？

并发编程很强大，但也很容易出错。线程安全问题、死锁、活锁、饥饿等等，都是并发编程中常见的坑。如何避免这些问题呢？

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使用锁： 锁是最常用的并发控制机制，可以保证在同一时刻只有一个线程可以访问共享资源。Java中的synchronized关键字和ReentrantLock类都是锁的实现。但是，锁的使用不当容易导致死锁。
```
// Java synchronized示例
public class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public synchronized int getCount() {
        return count;
    }
}
```

使用原子操作： 原子操作是不可分割的操作，可以保证操作的完整性。Java中的AtomicInteger类提供了一些常用的原子操作。原子操作通常比锁更高效。

// Java AtomicInteger示例
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class Counter {
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    public void increment() {
        count.incrementAndGet();
    }

    public int getCount() {
        return count.get();
    }
}

使用不可变对象： 不可变对象是指创建后状态不能被修改的对象。由于不可变对象的状态是固定的，因此可以安全地在多个线程之间共享。Java中的String类就是一个不可变对象。
避免共享状态： 尽量减少线程之间的共享状态，可以将状态封装在对象内部，并通过消息传递进行通信。
使用并发容器： Java中的ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等并发容器是线程安全的，可以直接在多线程环境中使用。
使用线程池： 线程池可以避免频繁地创建和销毁线程，提高性能。Java中的ExecutorService接口提供了线程池的实现。
代码审查： 定期进行代码审查，可以及早发现并发编程中的潜在问题。