并发与并行的区别 The differences between Concurrency and Parallel

逻辑控制流

在程序加载到内存并执行的时候（进程），操作系统会通过让它和其他进程分时段占用CPU（CPU slices）让它产生自己独占CPU的假象（同时通过虚拟内存让它产生独占内存的假象）。在CPU在执行一个进程的指令时，被执行的许多指令连接起来（也可以理解为程序计数器PC的变化）就构成了“逻辑控制流”。

逻辑控制流的概念也不局限于进程，它在异常处理程序、线程、Java进程中均有体现。而“并发（concurrency）”和”并行（parallel）“都是对逻辑控制流而言的。

并发

当两个逻辑控制流交替执行的时候，我们就称它们是”并发（concurrency）“的。更确切的说，对于逻辑控制流A、B，如果B被执行晚于A被执行的开始且早于A被执行的结束，那么A和B就是并发的。例如下图：

其中A和B是并发的，因为B的执行晚于A的开始且早于A的结束。但是B和C就不是并发的，因为C的执行并没有早于B的结束。同理A和C是并发的。

注意到并发和cpu的个数或者计算机的个数是没有关系的，只要两个逻辑流满足上面的关系我们就称它们并发。

并行

如果两个逻辑控制流同时（一个cpu时段内）在不同的cpu（多核）或者计算机上被执行，我们就称其为并行。例如下图：

其中A和C、B和D之间就是并行执行的。

注意到并行要求具有多个处理核心。

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另外，我在网上看到一组很有意思的漫画，讲解了并发和并行的区别，分享一下（图片来自https://code.google.com/archive/p/rspace/source/concur/source）：

假设一只老鼠正在烧书，其中书就代表要被执行的指令，火炉代表cpu，老鼠把书一本本运送并烧掉的过程就构成了逻辑控制流。

现在有两只老鼠（两个逻辑控制流）在烧书，例如下面这个图，由于只有一个火炉，一个老鼠烧书的时候，另外一个就要等着（保存上下文），直到烧完后轮到他烧（上下文切换），即他们烧书是交替进行的，我们就说他们在并行。（多个火炉满足这样的交替关系我们也可以说他们在并行）：

当两只老鼠烧书同时进行时，我们就说它们是并发的，例如下面这个例子，由于有两个火炉（多核），烧书本身可以同时发生：

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参考：

1. 《深入理解计算机系统》第三版
2. Rob Pike - ‘Concurrency Is Not Parallelism’