并发编程概观

一．并发编程是什么

    与串行编程对应，串行编程只有一个执行流，而并发编程有多个执行流。

 

二．并发编程为什么

    根源在于Amdahl ‘s law，可以通过并行化来提高计算速度，提高的比率为1/(p+(1-p)/n)，其中p为无法并行的百分比，n为并行轨道。

    对一个程序，要分析每个部分使用的资源，cpu，内存，io（硬盘、网络、人）。

 

    对计算密集型程序，提高cpu使用率，比如原来串行编程只有一个执行流，只用了cpu的一个核，现在并发了，可以用好几个cpu了。

    对IO密集型程序，提高IO和CPU的使用率，比如原来我要抓一个html页面上的所有东西，如果单个单个的去抓，每次我都等上一个完结才可以进行下一个；现在并发了，同时起好几个线程，当一个线程在等网络io的时候，另一个线程可以继续发送请求。这样IO的利用率得到了提高，我抓页面的速度也快了。

    对WEB服务器，如果顺序处理所有用户的请求，由于程序执行过程中用到的资源有CPU的时间片，硬盘，网络，数据库，当处理调用网络接口或等待数据库时，CPU是空闲的，另外网络和数据库的处理能力一般也不是饱和的。如果采用并发编程，网络带宽和CPU空闲时间可以得到充分利用。总的处理时间缩短了。

 

三．并发编程的问题

    问题就是现在有多个执行流了，他们之间的交互怎么办，共享的一些资源怎么办，即协同，竞争问题。

而这两个问题的解决方案，又可能引发其他问题，比如：死锁，饥饿，性能下降。

还有容易引入的BUG，比如竞态条件（race condition）

 

四．并发编程的常用解决方案

    最重要的是不要有共享变量的操作，比如每个线程只操作线程私有的变量，局部变量。

    然后利用已经有的并发机制，比如web服务器，数据库。

    然后利用语言中已经有的并发机制。

对于竞争，最常用的方案是锁，在用这个资源之前，必须申请锁，不然就阻塞

对于协同，想起一种是信号量，比如一个线程A要等另一个线程B完成一个操作才能继续往下执行，这个时候如果条件不符，线程A可以等待，直到线程B发信号说明操作完成。或者线程A不停地去查看线程B有没有操作完成。