2.7　并行和并發

1．什么是并發

并發（Concurrency）指應用能夠交替執行不同的任務，類似于多線程，多線程并非是同時執行多個任務，而是以幾乎不可察覺的速度在多個任務之間不斷切換，以達到一種“同時執行”的效果，而事實上并不是同時執行，只是切換速度快到無法察覺。

2．什么是并行

并行（Parallellism）指應用能夠同時執行不同的任務，不同的任務是可以同時執行的。

并發與并行兩者很重要的區別是：并發是交替執行的，而并行是同時執行的。通俗地理解，并發是不同的代碼塊交替執行，并行是不同的代碼塊同時執行。如果某個系統支持兩個或者多個動作（Action）同時存在，那么這個系統就是一個并發系統。如果某個系統支持兩個或者多個動作同時執行，那么這個系統就是一個并行系統。

并行是指兩個或者多個事件在同一時刻發生。而并發是指兩個或多個事件在同一時間間隔發生。并行是在不同實體上的多個事件，并發是在同一實體上的多個事件。并行是在一臺處理器上“同時”處理多個任務，而并發是在多臺處理器上同時處理多個任務。所以并發編程的目標是充分地利用處理器的每一個核，以達到最高的處理性能。并發強調的是一起出發，并行強調的是一起執行。并發的反義是順序，并行的反義是串行。并發并行并不是互斥概念，只不過并發強調任務的抽象調度，并行強調任務的實際執行。

單線程解決高并發問題的方法就是采用非阻塞、異步編程的思想。當遇到非常耗時的IO操作時，采用非阻塞的方式繼續執行后面的代碼，并且進入事件循環，當IO操作完成時，程序會被通知IO操作已經完成。這個主要運用JavaScript的回調函數來實現。

多線程雖然也能解決高并發，但是以建立多個線程來實現，其缺點是當遇到耗時的IO操作時，當前線程會被阻塞，并且把CPU的控制權交給其他線程，這樣帶來的問題就是要非常頻繁地進行線程的上下文切換。

并發系統與并行系統這兩個定義之間的關鍵差異在于“存在”這個詞。

Node.js是單進程單線程應用程序，但是因為V8引擎提供的異步執行回調接口，通過這些接口可以處理大量的并發，所以性能非常高。Node.js是單線程且支持高并發的腳本語言，IO密集型處理是Node.js的強項，因為Node.js的IO請求都是異步的。對于異步，發出操作指令，然后就可以去做別的事情了（主線程無須等待），所有操作完成后執行回調。

【示例2-7】

let a = 1; // step1：定義變量
// step2：發出指令，然后把回調函數加入事件隊列（回調函數并沒有執行）
setTimeout(() => {
    console.log(a);
}, 0)
a = 2; // step3：賦值，回調函數沒有執行
// step4：發出指令，然后把回調函數加入異步隊列（回調函數并沒有執行）
setTimeout(() => {
    console.log(a);
}, 0)
a = 3; // step5：賦值，回調函數沒有執行
// 當所有代碼執行完畢，cpu空閑下來了，就會開始遍歷執行事件隊列里面的回調函數
// 最后輸出：3 3

異步I/O的Node.js為什么可以支持高并發？因為IO操作由Node.js的工作線程執行，Node.js底層的libuv是通過多線程的線程池來并行IO操作的，主線程不需要等待結果返回，發出指令后就去執行其他事務。

3．如何處理高并發和非阻塞請求

針對每個并發請求，服務端給請求注冊一個激發事件（I/O），并給一個回調函數（這個過程沒有阻塞新的連接請求）。按順序執行事件處理（I/O），處理完成后執行回調函數，接著執行下一個事件處理（I/O）。事件處理（I/O）的原理是什么呢？事件處理（異步I/O處理）是由Node工作線程去執行的（Node.js底層的libuv是通過多線程的線程池來并行I/O操作的），且主線程不需要等待返回，只要發出指令后就可以執行其他事件，所有操作完成后執行回調。