Question

读完本章之后你将能够回答下列问题

什么是并发，它如何起帮助作用？

并发和并行的区别是什么？

什么任务能够用并发来做，什么不能做？

并发的各种模式是什么？

什么时候是利用并发的合适时机？

并发如何来加速我们的程序？

I/O对程序的执行流是相当大的负担。每一次你的代码读取一个文件或者写入一个网络socket，它必须得暂停和内核的联系，请求去启动操作，并等待它完成。这可能看起来并不像是世界末日，尤其当你意识到每次分配内存时只会发生一次简单的操作之后。无论如何，如果我们回溯到图1-3，就会看到我们执行的绝大多数I/O操作在比CPU慢几个数量级的设备上。

例如，一个典型操作大约花费1毫秒来写网络socket，在这期间，我们本应能在一台2.4GHz的电脑上完成24000000条指令。最糟的是，我们的程序暂停超过了1毫秒——我们的执行流暂停下来了，我们正在等待一个写操作完成的信号。在暂停的状态下花费的时间叫作“I/O等待”。

并发允许我们在等待一个I/O操作完成的时候执行其他操作，从而帮助我们把这个浪费的时间利用起来。例如，在图8-1中，我们看到它描述了一个必须运行三个任务的程序，所有任务都在其内具有周期性的I/O等待。如果我们串行地运行它们，我们就会遭受三次I/O等待的惩罚。

无论如何，如果我们并发地运行这些任务，我们基本上就能通过同时运行其他的任务来隐藏掉等待的时间。值得注意的是，这还是都发生在一个单独的线程上，还是每次只使用一个CPU！

尽管并发不局限于I/O，但这是我们所见到的能得到最大收益的地方。在一个并发程序中，与其让你的代码串行执行——那就是，从一行到下一行——不如编写你的代码来处理事件，当不同事件发生时，让你的代码运行于不同的部分。

通过用这种方式对一个程序建模，我们就能够处理我们所关心的特殊事件：I/O等待。

图8-1　串行和并发程序的对比