概述

并发（Concurrency）与并行（Parallelism）是多线程编程中的核心概念，但二者并非同一回事。

  • 并发是指多个任务在重叠的时间段内启动、运行和完成，它们之间没有特定的顺序。
  • 并行是指多个任务（或单个任务的多个部分）实际上在同一时刻运行（例如在多核处理器上）。

下文将详细阐述这两个概念的具体含义及其区别。

并发 (Concurrency)

并发本质上适用于至少两个或更多任务的场景。当一个应用程序能够同时处理多个任务时，我们将其称为并发应用程序。

虽然这些任务看起来像是同时运行的，但实际上它们可能并非如此。并发利用操作系统的 CPU 时间分片（Time Slicing） 功能：每个任务运行一部分后进入等待状态，当第一个任务等待时，CPU 被分配给第二个任务以完成其部分工作。

因此，操作系统根据任务的优先级分配 CPU 和其他计算资源（如内存），依次处理所有任务并给予它们完成的机会。对于最终用户而言，所有任务似乎是并行运行的，这即为并发。

并行 (Parallelism)

并行并不一定需要两个独立的任务存在。通过使用 CPU 的多核基础架构，系统可以为每个任务或子任务分配一个内核，从而实际上同时运行部分任务或多个任务。

并行性本质上要求硬件具有多个处理单元。在单核 CPU 中，您可能会获得并发性，但无法获得并行性。

核心差异对比

以下是并发与并行之间的显著差异：

维度并发 (Concurrency)并行 (Parallelism)
定义任务在重叠的时间段内启动、运行和完成。任务实际上在同一时刻运行（如多核处理器）。
本质独立执行进程的组合。同时执行（可能相关的）计算。
通俗理解一次处理很多事情 (Dealing with lots of things)。一次做很多事情 (Doing lots of things)。
硬件要求单核或多核均可实现。必须具备多核或多处理单元硬件。

应用组合场景

根据硬件环境与任务调度方式，应用程序可能存在以下四种组合情况：

  1. 仅并发，非并行：应用程序可以同时处理多个任务，但没有两个任务可以同时执行（例如单核 CPU 上的多线程应用）。
  2. 仅并行，非并发：应用程序利用多核 CPU 同时处理一个任务的多个子任务，但不涉及多个独立任务的调度。
  3. 既非并行，也非并发：应用程序一次顺序地处理所有任务。
  4. 既并行，也并发：应用程序在多核 CPU 中同时处理多个独立任务（这是高性能多线程应用的理想状态）。

结语

以上内容涵盖了并发与并行性的核心概念，这是理解 Java 多线程机制及其他并发编程模型的重要基础。

祝您学习愉快！