并发（Concurrency）和并行（Parallelism）

最新推荐文章于 2025-06-03 09:50:03 发布

十五001

最新推荐文章于 2025-06-03 09:50:03 发布

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分类专栏：基础文章标签： java 前端

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什么是并发（Concurrency）？

1.1 并发的定义

并发指的是多个任务交替执行，看起来像是同时进行，但实际上是通过快速切换任务来实现的。就像你一边吃饭一边看电视，虽然你不可能同时做两件事，但你可以快速切换注意力。

在程序中，并发通常用于提高资源利用率，让多个任务共享CPU时间片。

1.2 并发的特点

任务交替执行：多个任务轮流使用CPU。
单核或多核：并发可以在单核CPU上实现。
提高响应性：让程序看起来像是同时处理多个任务。

1.3 并发的代码示例

/**
 * 作者：十五001
 *
 */
public class ConcurrencyExample {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable task1 = () -> {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                System.out.println("任务1: " + i);
                try {
                    Thread.sleep(100); // 模拟耗时操作
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };

        Runnable task2 = () -> {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                System.out.println("任务2: " + i);
                try {
                    Thread.sleep(100); // 模拟耗时操作
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };

        Thread thread1 = new Thread(task1);
        Thread thread2 = new Thread(task2);

        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

输出结果：

任务1: 0
任务2: 0
任务1: 1
任务2: 1
任务1: 2
任务2: 2
...

解释：

任务1和任务2交替执行。

虽然只有一个CPU核心，但通过快速切换任务，看起来像是同时运行。

什么是并行（Parallelism）？

2.1 并行的定义

并行指的是多个任务真正同时执行，通常需要多核CPU的支持。就像你和朋友一起打扫房间，你擦桌子，他拖地，两个人同时工作。

在程序中，并行用于提高计算性能，充分利用多核CPU的能力。

2.2 并行的特点

任务同时执行：多个任务真正同时运行。
多核CPU：并行需要多核CPU的支持。
提高性能：通过同时执行多个任务来加快处理速度。

2.3 并行的代码示例

import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.RecursiveAction;

/**
 * 作者：十五001
 *
 */
public class ParallelismExample {
    public static void main(String[] args) {
        ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();

        pool.invoke(new RecursiveAction() {
            @Override
            protected void compute() {
                Runnable task1 = () -> {
                    for (int i = 0; i < 5; i++) {
                        System.out.println("任务1: " + i);
                        try {
                            Thread.sleep(100); // 模拟耗时操作
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                };

                Runnable task2 = () -> {
                    for (int i = 0; i < 5; i++) {
                        System.out.println("任务2: " + i);
                        try {
                            Thread.sleep(100); // 模拟耗时操作
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                };

                invokeAll(new RecursiveAction() {
                    @Override
                    protected void compute() {
                        task1.run();
                    }
                }, new RecursiveAction() {
                    @Override
                    protected void compute() {
                        task2.run();
                    }
                });
            }
        });
    }
}

输出结果：

任务1: 0
任务2: 0
任务1: 1
任务2: 1
任务1: 2
任务2: 2
...

解释：

任务1和任务2同时执行。

需要多核CPU的支持，才能真正实现并行。

并发 vs 并行

特性	并发（Concurrency）	并行（Parallelism）
执行方式	任务交替执行	任务同时执行
CPU核心	单核或多核	多核
目标	提高资源利用率，增强响应性	提高计算性能
适用场景	I/O密集型任务（如网络请求、文件读写）	计算密集型任务（如数据分析、图像处理）

总结

并发：就像一个人快速切换任务，适合提高响应性和资源利用率。并发非常适合处理I/O密集型任务，比如网络请求、文件读写等。这些任务大部分时间都在等待外部设备的响应，所以通过并发可以让CPU在等待期间切换到其他任务，提高效率。
并行：就像多个人同时工作，适合提高计算性能。并行非常适合处理计算密集型任务，比如矩阵运算、数据分析等。这些任务需要大量的计算资源，通过并行可以将任务分解到多个核心上，加速计算过程。
想象一下你在看电影。并发就像是你在看电影的同时，不停地切换频道，虽然看起来像是同时在看多个频道，但实际上你只是在快速切换。而并行就像是你和朋友一起看不同的电影，你们真正地同时在看不同的内容。虽然并发和并行是不同的概念，但它们并不是完全独立的。实际上，它们可以结合在一起使用。比如，你可以通过并发来管理多个任务，然后在并行的环境下让这些任务真正地同时运行。