<!-- 不知道是否可以找到之前翻译的针对速度感觉太直了 --> ## 并发为速度而生 在听说并发编程的问题之后，你可能会想知道它是否值得这么麻烦。答案是“不，除非你的程序运行速度不够快。”并且在决定用它之前你会想要仔细思考。不要随便跳进并发编程的悲痛之中。如果有一种方法可以在更快的机器上运行你的程序，或者如果你可以对其进行分析并发现瓶颈并在该位置替换更快的算法，那么请执行此操作。只有在显然没有其他选择时才开始使用并发，然后仅在必要的地方去使用它。 速度问题一开始听起来很简单：如果你想要一个程序运行得更快，将其分解成碎片并在一个单独的处理器上运行每个部分。由于我们能够提高时钟速度流（至少对于传统芯片），速度的提高是出现在多核处理器的形式而不是更快的芯片。为了使你的程序运行得更快，你必须学会如何利用那些额外的处理器，这是并发性给你的一个建议。 使用多处理器机器，可以在这些处理器之间分配多个任务，这可以显着提高吞吐量。强大的多处理器Web服务器通常就是这种情况，它可以在程序中为CPU分配大量用户请求，每个请求分配一个线程。 但是，并发性通常可以提高在单个处理器上运行的程序的性能。这听起来有点违反直觉。如果考虑一下，由于上下文切换的成本增加（从一个任务更改为另一个任务），在单个处理器上运行的并发程序实际上应该比程序的所有部分顺序运行具有更多的开销。在表面上，将程序的所有部分作为单个任务运行并节省上下文切换的成本似乎更便宜。 可以产生影响的问题是阻塞。如果你的程序中的一个任务由于程序控制之外的某些条件（通常是I/O）而无法继续，我们会说任务或线程阻塞（在我们的科幻故事中，克隆体已敲门而且是等待它打开）。如果没有并发性，整个程序就会停止，直到外部条件发生变化。但是，如果使用并发编写程序，则当一个任务被阻止时，程序中的其他任务可以继续执行，因此程序继续向前移动。实际上，从性能的角度来看，在单处理器机器上使用并发是没有意义的，除非其中一个任务可能阻塞。 单处理器系统中性能改进的一个常见例子是事件驱动编程，特别是用户界面编程。考虑一个程序执行一些长时间运行操作，从而最终忽略用户输入和无响应。如果你有一个“退出”按钮，你不想在你编写的每段代码中轮询它。这会产生笨拙的代码，无法保证程序员不会忘记执行检查。没有并发性，生成响应式用户界面的唯一方法是让所有任务定期检查用户输入。通过创建单独的执行线程来响应用户输入，该程序保证了一定程度的响应。 实现并发的直接方法是在操作系统级别，使用与线程不同的进程。进程是一个在自己的地址空间内运行的自包含程序。进程很有吸引力，因为操作系统通常将一个进程与另一个进程隔离，因此它们不会相互干扰，这使得进程编程相对容易。相比之下，线程共享内存和I/O等资源，因此编写多线程程序时遇到的困难是在不同的线程驱动的任务之间协调这些资源，一次不能通过多个任务访问它们。 <!-- 文献引用未加，因为暂时没看到很好的解决办法 --> 有些人甚至提倡将进程作为并发的唯一合理方法[^1]，但不幸的是，通常存在数量和开销限制，从而阻止了在并发范围内的适用性（最终你会习惯标准的并发限制，“这种方法适用于一些情况但不适用于其他情况”） 一些编程语言旨在将并发任务彼此隔离。这些通常被称为_函数式语言_，其中每个函数调用不产生其他影响（因此不能与其他函数干涉），因此可以作为独立的任务来驱动。Erlang就是这样一种语言，它包括一个任务与另一个任务进行通信的安全机制。如果你发现程序的某一部分必须大量使用并发性并且你在尝试构建该部分时遇到了过多的问题，那么你可能会考虑使用专用并发语言创建程序的那一部分。 <!-- 文献标记 --> Java采用了更传统的方法[^2]，即在顺序语言之上添加对线程的支持而不是在多任务操作系统中分配外部进程，线程在执行程序所代表的单个进程中创建任务交换。 并发性会带来成本，包括复杂性成本，但可以通过程序设计，资源平衡和用户便利性的改进来抵消。通常，并发性使你能够创建更加松散耦合的设计；除此以外，你必须特别关注那些使用了并发操作的代码。