并发编程--综述

柔光的暖阳◎ 2021-10-30 00:36 266阅读 0赞

### 概述 ###

并发编程：是一种现代计算机编程技术。可以是多进程编程、多线程编程、还可以是编写分布式程序。

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### 主要思想 ###

并发这个概念由来已久，其主要思想是：使多个任务可以在同一时间段内执行，以便能够更快地得到结果。

并发编程的思想来源于多任务操作系统，它允许同时运行多个程序。在早期的单用户操作系统中，任务是一个接一个运行的，完全串行。而多任务操作系统则允许终端用户同时运行多个程序，当一个程序不需要使用cpu的时候，系统会把该程序挂起或中断，以使其他程序可以使用cpu。

最早支持并发编程的计算机语言是汇编语言，不过那时候没有理论基础来支持这种编程方式，一个细微的编程错误就会使程序变得非常不稳定，并且对这种程序的测试也是几乎不可能的。

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### 串行程序与并发程序 ###

串行程序：特指只能顺序执行的指令列表

并发程序：可以被并发执行的两个或两个以上的串行程序的综合体

并发程序运行的方式：

1.  允许其中的串行程序运行在一个或多个可共享的cpu之上
2.  允许每个串行程序都运行在专为它服务的cpu之上

第一种方式也称为多元程序，它由操作系统内核支持并提供多个串行程序复用多个cpu方法。多元处理是指计算机中多个cpu共用一个存储器(内存)，并且在同一时刻可能会有数个串行程序分别运行在不同的cpu之上。多元程序和多元处理是串行程序得以并发甚至并行运行的基础支撑。

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### 并发程序与并行程序 ###

我们很容易把并发和并行两个概念混为一谈，但实际上有很明显的区别。

并发编程：是指被同时发起并执行的程序

并行程序：可以在并行的硬件上执行的并发程序

换句话说，并发程序代表了所有可以实现并发行为的程序，包含了并行程序

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### 并发程序与并发系统 ###

首先，并发程序属于程序，即使它被划分为很多部分，只要这些部分之间是紧密关联在一起的，并且可以看成一个整体，那么它就属于一个程序，也可以称之为一个内聚的软件单元。

另一方面，程序与程序之间可以通过协商一致的协议进行通信，并且他们之间是松耦合的，他们可以看作是一个系统而不是程序。

并发系统更有可能是并行的，因为其中的多个程序一般可以同时在不同的硬件环境上运行。因此，并发系统常常称为并行系统，与并发系统同义的一个更加流行的词是分布式系统。

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### 并发程序的内部交互 ###

并发程序内部会被划分为多个部分，每个部分可以被看作是一个串行程序，这些串行程序之间可能会存在交互的需求。比如，多个串行程序可能都要对一个共享的资源进行访问。又比如，他们之间可能需要传递一些数据。在这种情况下，我们就需要协调他们的执行，这就涉及到同步。

同步的作用：是避免在并发访问共享资源时可能发生的冲突，以及确保有条不紊的传递数据。

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### 并发编程的不确定性 ###

串行程序所有代码的先后顺序都是固定的，而并发程序只有部分代码是有序的。也就是说，其中一部分代码的执行顺序并没有明确指定，这一特性被称为不确定性，这导致每次运行的代码执行路径都是不相同的，即使在输入数据相同的前提下。

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### 编程难点 ###

感觉编写并发程序困难主要有两个原因：

1.  缺乏即非常适合开发应用程序又对并发编程有良好支持的语言
2.  并发编程的理论相对较难

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**End**

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