并发进程的前世今生

Posted 2020-07-12

  我们先来看一下什么是顺序程序设计，归纳起来一共有三点特性：
1、执行的顺序性（即一个程序在处理器上是严格按照顺序执行的，每个操作必须在一个操作开始之前结束）。
2、环境的封闭性（程序运行独占全机资源，注意，是全机资源！后面我们可以看到和并发设计的不同点)。
3、过程的可再重现性（简单点说就是不管你的计算机配置高还是配置低、什么时候运行、什么地方运行，它输出的结果都是惟一的。这一点当你看到下面的并发进程就会深刻体会到。因为并发程序执行的结果与时间相关）。

  并发程序设计：
  程序并发执行是指一组程序的执行在时间上是重叠的，所谓时间重叠就是一个程序还没运行结束另一个程序就开始执行了，或者说，多个程序处于都已开始执行但都还未执行完成。举个栗子，A、B分别执行操作a1,a2,a3和b1,b2,b3。在单处理器上，顺序执行操作序列为a1,b1,a2,b2,a3,b3或a1,b1,a2,b2,b3,a3等，则称A和B的执行是并发的。从宏观上来看，并发性反映一个时间段内有几个程序都处于运行但尚未结束的状态。注意：这只是宏观上看来，其实处理器在同一时刻只能处理一个程序，千万不要以为同一时刻处理器在处理多个程序（要是有多个处理器那就另当别论了～）。就像你的大脑一样，让你同一时刻算多道运算题，你觉得可能吗。计算机并发地计算多道题目只不过是先计算A题,但是还没执行完，然后又去执行B题，B题还没执行完，下面说不定又去执行A题或者其他的题目。这样在用户看来好像是多个程序在同时执行。当然了这一切的保证是计算机运算速度是相当快的。如果计算机运行的速度非常慢（究竟有多慢自己脑补),就算是并发执行，你也不会感觉到多个程序是在同时执行。

    进程的交互：竞争和协作
  1、竞争关系
  由于创建了多个进程，这些进程共享计算机的资源。而对于一些独占型（就是同一时刻只有一个进程在占有这些资源）的资源,则会引发进程之间的竞争。

  进程互斥：若干进程相互争夺独占型资源而产生的竞争制约关系。举个通俗点的栗子，就像多个男同学同时追一个女同学，这个女同学一次只能选择跟一个男生谈恋爱。当然了，如果人家就是喜欢跟一群～男生谈恋爱。。。（有点邪恶了）
  2、协作关系
  一组并发进程共同完成一个任务需要分工协作。但是由于它们都独立地以不可预知的速度推进（为什么说不可预知，因为操作系统啥时候让你运行，让你运行多久都不是你这种小角色能够知道的～计算机的世界里，操作系统就是最大的领导），但是他们在先后次序上又有一些约束。上个栗子，有三个进程协作完成数据读入、加工和打印任务，在一块数据还未读入之前是不能进行够加工处理的，为加工处理完一块数据之前是不能打印输出的,这就是他们之间的协作关系。

  进程同步：并发进程之间协作完成共同的任务，但是在先后次序等等条件上有一些制约关系。

  进程之间的互斥关系是一种特殊的同步关系。因为它们在那群男生在排队和那一个女生谈恋爱的时候，也是有一个协调关系的。一次跟一群男生谈恋爱是很容易引起干架的～所以他们之间得有个先后关系。