24、多线程编程中的事件驱动、并发、并行与同步

多线程编程中的事件驱动、并发、并行与同步

1. 事件驱动线程模式

在现代计算中，传统的每个连接一个线程（thread-per-connection）模式存在一定的局限性。以 Web 服务器为例，现代硬件具备同时处理大量请求的计算能力，但在每个连接一个线程的模式下，会产生大量线程。线程存在固定成本，尤其是需要内核和用户空间的栈，这在给定进程中对线程数量的可扩展性设置了限制，在 32 位系统中尤为明显。尽管 64 位系统受此影响较小，但事件驱动模式仍然被认为是更优的选择。

系统设计者发现，大多数线程在很多时候都处于等待状态，如读取文件、等待数据库返回结果或发出远程过程调用。实际上，使用超过系统处理器数量的线程并不能提高并行性，这种线程的使用更多是一种编程抽象。基于这些观察，事件驱动线程模式应运而生。

事件驱动模式将等待操作与线程解耦，通过异步 I/O 发出所有 I/O 请求，并使用多路复用 I/O 来管理服务器中的控制流。在这种模式下，请求处理被转换为一系列异步 I/O 请求和相关的回调函数。这些回调函数可以通过多路复用 I/O 进行等待，这个过程称为事件循环。当 I/O 请求返回时，事件循环将回调函数交给等待的线程处理。

与每个连接一个线程的模式一样，事件驱动模式不一定需要多线程。事件循环可以是单线程进程执行完回调函数后的自然延续，只有在需要真正的并行性时才添加线程，并且线程数量不应超过处理器数量。目前，事件驱动模式是设计多线程服务器的首选方法，许多流行的 Web 服务器替代方案都是基于事件驱动的。

2. 并发、并行与竞争条件

线程会产生两个相关但不同的现象：并发和并行。并发是指两个或多个线程在重叠的时间段内执行的能力