一文搞清楚“并发与并行”“串行与并行”“线程与进程”的区别

目录

6.1 并发与并行

6.2 串行与并行

1. 基本概念

2. 举个

3. 适用场景

6.3 线程与进程

1. 基本概念

2. 进程与线程的区别

3. 线程调度:

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6.1 并发与并行

• 并行：指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生）。

• 并发：指两个或多个事件在同一个时间段内发生。

  在操作系统中，安装了多个程序，并发指的是在一段时间内宏观上有多个程序同时运行，这在单 CPU 系统中，每一时刻只能有一道程序执行，即微观上这些程序是分时的交替运行，只不过是给人的感觉是同时运行，那是因为分时交替运行的时间是非常短的。

  而在多个 CPU 系统中，则这些可以并发执行的程序便可以分配到多个处理器上（CPU），实现多任务并行执行，即利用每个处理器来处理一个可以并发执行的程序，这样多个程序便可以同时执行。目前电脑市场上说的多核 CPU，便是多核处理器，核越多，并行处理的程序越多，能大大的提高电脑运行的效率。

  注意：单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的，只能是多个任务在单个CPU上并发运行。同理, 线程也是一样的，从宏观角度上理解线程是并行运行的，但是从微观角度上分析却是串行运行的，即一个线程一个线程的去运行，当系统只有一个CPU时，线程会以某种顺序执行多个线程，我们把这种情况称之为线程调度。

 

6.2 串行与并行

1. 基本概念

串行和并行是计算机领域中两个重要的概念。

串行是指在计算机中，任务按照顺序一个一个执行，每个任务执行完后才能执行下一个任务。

而并行是指多个任务同时进行，即多个任务在同一时刻进行，彼此之间相互独立。

 

2. 举个

①假设有一个需要打印100份文件的任务，如果使用串行方式，就是打印一份文件，等打印完成后再打印下一份文件，这样需要耗费很长时间。而如果使用并行方式，可以同时启动多个打印机，每个打印机打印不同的文件，这样可以大大缩短打印时间。

②假设有一个需要将图片转换成PDF格式的任务，如果使用串行方式，就是一个一个转换，等一个转换任务完成后再进行下一个转换任务。而如果使用并行方式，可以同时启动多个转换任务，每个任务处理不同的图片，这样可以大大提高转换速度。

3. 适用场景

串行和并行都有各自适用的场景，下面列举一些常见的场景：

串行场景：

1. 单核CPU执行任务，因为单核CPU只能处理一个任务，只能采用串行方式；

2. 需要保证任务的顺序性，即必须先完成前一个任务才能进行下一个任务的场景，如编译代码时需要按照文件依赖关系依次编译；

3. 任务之间存在依赖关系，后一个任务需要使用前一个任务的输出结果作为输入，如数据处理任务。

并行场景：

1. 多核CPU执行任务，因为多核CPU可以同时处理多个任务，可以采用并行方式；

2. 需要加速任务的执行速度，如图像处理、视频编码、数据挖掘等计算密集型任务；

3. 任务之间不存在依赖关系，可以独立执行，如多个用户同时访问网站的请求处理。

总之，串行和并行各有优缺点，需要根据具体场景选择合适的方式。

6.3 线程与进程

1. 基本概念

• 进程：是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有一个独立的内存空间，一个应用程序可以同时运行多个进程；进程也是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位；系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。

• 线程：进程中的一个执行单元，负责当前进程中程序的执行，一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的，这个应用程序也可以称之为多线程程序。

 进程

线程 

 

2. 进程与线程的区别

• 进程：有独立的内存空间，进程中的数据存放空间（堆空间和栈空间）是独立的，至少有一个线程。

• 线程：堆空间是共享的，栈空间是独立的，线程消耗的资源比进程小的多。

**注意：**下面内容为了解知识点

1:因为一个进程中的多个线程是并发运行的，那么从微观角度看也是有先后顺序的，哪个线程执行完全取决于 CPU 的调度，程序员是干涉不了的。而这也就造成的多线程的随机性。

2:Java 程序的进程里面至少包含两个线程，主进程也就是 main()方法线程，另外一个是垃圾回收机制线程。每当使用 java 命令执行一个类时，实际上都会启动一个 JVM，每一个 JVM 实际上就是在操作系统中启动了一个线程，java 本身具备了垃圾的收集机制，所以在 Java 运行时至少会启动两个线程。

3:由于创建一个线程的开销比创建一个进程的开销小的多，那么我们在开发多任务运行的时候，通常考虑创建多线程，而不是创建多进程。

3. 线程调度:

计算机通常只有一个CPU时,在任意时刻只能执行一条计算机指令,每一个进程只有获得CPU的使用权才能执行指令。所谓多进程并发运行,从宏观上看,其实是各个进程轮流获得CPU的使用权,分别执行各自的任务。那么,在可运行池中,会有多个线程处于就绪状态等到CPU,JVM就负责了线程的调度。JVM采用的是抢占式调度,没有采用分时调度,因此可以能造成多线程执行结果的的随机性。