串行，并行，并发

Posted 2020-09-29 左正

我们先来了解一下几个概念

串行

在串行的概念中会有两个概念

1.串行(serial)与并行(parallel)相对应，是指的我们从事某项工作时一个步骤一个步骤的去实施。

2.指串行通信。串行通信是指 使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。

 当中通信中串行和并行的话，又存在多路复用情况
多路复用是指以同一传输媒质（线路）承载多路信号进行通信的方式。各路信号在送往传输媒质以前，需按一定的规则进行调制，以利于各路已调信号在媒质中传输，并不致混淆，从而在传到对方时使信号具有足够能量，且可用反调制的方法加以区分、恢复成原信号。多路复用常用的方法有频分多路复用和时分多路复用，码分多路复用的应用也在不断扩大。

 下图表示，线程串行情况，有n个任务或者你可以理解n个函数，由一个线程顺序执行，

 

优点：由于任务，函数都在一个线程执行所以不存在线程不安全情况，也就不存在临界区的问题。
缺点：不能很好的利用cpu(当代多核心，多cpu硬件情况)的资源提高处理优势。

 来看看一个断代码展示

 1     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 2         //线程串行情况，顺序执行
 3         run1();
 4         run2();
 5         run3();
 6     }
 7 
 8     //任务1
 9     public static void run1() {
10         System.out.println("run1()->" + System.currentTimeMillis());
11     }
12 
13     //任务2
14     public static void run2() {
15         System.out.println("run2()->" + System.currentTimeMillis());
16     }
17 
18     //任务3
19     public static void run3() {
20         System.out.println("run3()->" + System.currentTimeMillis());
21     }

由于只有主线程，没有其他线程情况下，这些任务/函数都是单线程执行的

并行

当系统有一个以上CPU时,则线程的操作有可能非并发。当一个CPU执行一个线程时，另一个CPU可以执行另一个线程，两个线程互不抢占CPU资源，可以同时进行，这种方式我们称之为并行(Parallel)。

下图表示的并行情况，又N个线程，去分别执行N个任务。

 

优点：由于任务，函数是在 N 个线程执行所以速度快，执行效率高CPU(当代多核心，多cpu硬件情况)的利用与也高。
缺点：存在线程不安全情况，也就是存在临界区的问题会出现数据不准确，不安全，脏数据。

 代码展示

 1     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 2         //线程并行情况，有多个线程执行多个任务/函数
 3         new Thread(new Run1()).start();
 4         new Thread(new Run2()).start();
 5     }
 6 
 7     //任务1
 8     static class Run1 implements Runnable {
 9 
10         @Override
11         public void run() {
12             //执行任务1
13             run1();
14             //执行任务3
15             run3();
16         }
17     }
18     //任务2
19 
20     static class Run2 implements Runnable {
21 
22         @Override
23         public void run() {
24             //执行任务3
25             run3();
26             //执行任务1
27             run1();
28             //执行任务2
29             run2();
30         }
31     }
32 
33     //任务1
34     public static void run1() {
35         System.out.println("run1()->" + System.currentTimeMillis());
36     }
37 
38     //任务2
39     public static void run2() {
40         System.out.println("run2()->" + System.currentTimeMillis());
41     }
42 
43     //任务3
44     public static void run3() {
45         System.out.println("run3()->" + System.currentTimeMillis());
46     }

 

并发

并发当有多个线程在操作时,如果系统只有一个CPU,则它根本不可能真正同时进行一个以上的线程，它只能把CPU运行时间划分成若干个时间段,再将时间 段分配给各个线程执行，在一个时间段的线程代码运行时，其它线程处于挂起状。.这种方式我们称之为并发(Concurrent)。

 

并发和并行是即相似又有区别的两个概念，并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生；而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下，并发性是指在一段时间内宏观上有多个程序在同时运行，但在单处理机系统中，每一时刻却仅能有一道程序执行，故微观上这些程序只能是分时地交替执行。倘若在计算机系统中有多个处理机，则这些可以并发执行的程序便可被分配到多个处理机上，实现并行执行，即利用每个处理机来处理一个可并发执行的程序，这样，多个程序便可以同时执行。