并行的理论基础

客官°小女子只卖身不卖艺 2022-01-10 04:13 163阅读 0赞

## 并行的理论基础 ##

**并行与并发的区别**  
并行是不同实体同时发生多个事件，这些事件往往是不同层面的；（一遍听歌一遍看书）  
并发是一个实体同一时间间隔发生多个事件。（如利用时间片抢占CPU）

**目前并发处理的模式（由此可见并发、并行的外在表现是相似的）**  
通过多进程的方式 早期的操作系统  
通过多线程的方式 tomcat服务器 对线程池合理设置，能够很好地提升tomcat  
通过事件驱动的方式 （触发器也是间隔触发的）

**同步与异步的区别**  
同步交互：指发送一个请求，需要等待返回，然后才能够发送下一个请求。（多用于共享资源）  
异步交互：指发送一个请求，不需要等待您返回，随时可以再发送下一个请求。

**临界区**  
临界区用来表示一种公共资源或者说是共享数据，可以被多个线程使用。但是每一次，只能有一个线程使用它，一旦临界区资源被占用，其他线程想要使用这个资源就必须等待。

**阻塞和非阻塞**

*  无论是客户端还是服务器，同一时间只能发送或者接受一个信息。处于等待回复的间隔，便是"阻塞"问题，阻塞模式下只能允许一个线程进入临界区；（同步阻塞BIO）
 *  非阻塞允许多个线程同时进入临界区（同步非阻塞NIO、异步非阻塞AIO都是通过管道的方式实现多线程进入临界区）

**死锁、饥饿和活锁**

*  饥饿，是指某一个或者多个线程因为种种原因无法获取所得需要的资源，导致一直无法进行。
 *  死锁，是由于线程一边申请资源又不释放资源导致线程崩溃。
 *  活锁，指的是两个线程同时需要某种资源，两者相互谦让。

并发级别  
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1.  无障碍：无障碍是一种最弱的非阻塞调度；自由出入临界区；无竞争时，有限步内完成操作，有竞争时，回滚数据。（是一种宽进严出出现竞争就无法有线程成功获取数据）
2.  无锁：是无障碍的，保证有一个线程可以胜出
3.  无等待：无锁的，无饥饿的，要求所有的线程都必须在有限内完成。

## **有关并行的2个重要定律** ##

**Amdahl定律（阿姆达尔定律）**  
定义了串行系统并行化后的加速比的计算公式和理论上限  
加速比定义：加速比=优化前系统耗时、优化后系统耗时  
结论：增加CPU处理器的熟练并不一定能起到有效的作用，只有提高系统内可并行化的模块比例，合理增加并行处理器熟练，才能获得最大的加速比。

**Gustafson定律（古斯塔夫森定律）**  
前提：  
执行时间=串行时间+并行时间  
总执行时间=串行时间+处理器个数\*并行时间  
说明处理器个数，串行比例和加速比之间的关系  
结论：只要有足够的并行化，那么就加速比和CPU个数成正比。  
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**并行和串行**  
并行和串行指的是任务的执行方式。串行指的是多个任务时，各个任务按顺序执行，完成一个之后才能进行下一个。并行指的是多个任务可以同时执行，异步是多个任务并行的前提。

**由上面两个定律得出结论**

*  增加CPU数量，提高并行化比重，能提高加速比。（CPU数量增加，串行化比例会随着增加）
 *  并行程序适用于图像处理和服务端处理，并行程序在多核CPU中能充分发挥器处理器性能。

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