并发和并行、线程和进程，异步和同步之间到底是什么关系？-技术圈

最近，我的一个朋友问我关于并发和并行的疑问。当我给他解释他的疑问的时候，我们开始讨论了另一个相关的概念和术语，例如线程：多线程和单线程，异步和同步。在这一点上，我们都被这样的疑问感到疑惑：

01 并发 & 并行

并发

想象一下你同时有唱歌和吃饭两个任务的场景。在某一时刻，你要么唱歌，要么吃饭，因为这两种情况都和你的嘴有关系。所以为了做到两个任务同时进行，你会先吃会儿饭，然后再唱会儿歌，然后一直重复，直到饭被吃完或歌被唱完。因此，你是并发的完成了任务。

在某个时间点你可以唱歌也可以跳舞，但不能同时进行

并发的意思就是在一段时间内可以同时处理多个任务，但在同一时间只有一个任务在执行，并且多个任务之间的执行不一定是顺序的。在并发应用程序中，两个任务可以在一段时间内交替启动、运行和完成。例如，任务2可以在任务1完成之前就启动。

在计算机科学中，不同的cpu实现并发的方式是不同的。在单核cpu环境中（例如，你的处理器是单核心的），并发是通过切换进程的上下文实现的。如果是多核心的cpu，并发可以通过并行实现。

在单核心环境中执行任务。任务之间进行上下文切换

并行

假设你现在有两个任务：做饭以及和朋友打电话。你可以同时做这两件事情。你可以在做饭的同时通过手机给朋友打电话。那么你现在就是在并行的做事情。

并行意味着在同一时间点能同时执行多个任务。在计算机科学中，并行计算是指同时进行多个计算的过程。

在同一时间周期内两个任务同时执行

并行和并发之间有什么关系呢？

02 线程 & 进程

线程

线程是单一顺序执行的代码，该段代码可独立的执行。它是能被操作系统可执行的最小单元。一个程序既可以是单线程的，也可以是多线程的。

进程

一个进程就是一个程序运行的实例。一个程序可以有多个进程（把一个程序启动多次，每个进程都有自己的运行环境，相互不影响）。一个进程启动的时候通常只会启一个线程，例如一个主要的线程。但随着程序的执行，它可以创建更多的线程。

在一个程序中进程和线程的分布

03 同步和异步

同步

想象一下，你要写两封信，一封给你妈妈，另一封给你最好的朋友。你不能同时写两封信，除非你的双手能同时书写。

在同步程序模型中，任务是一个接着一个执行的。每个任务需要等待前一个任务执行完成后才能开始。

异步

想象一下你有这样两个任务：制作三明治和在洗衣机中洗衣服。你可以把你的衣服放到洗衣机中，然后不需要等着它完成，你就可以去制作三明治了。这两个任务就是异步执行。

在异步程序模型中，当一个任务已经执行了，你无需等待该任务执行完成，就可以切换到另外一个任务上。

在单线程和多线程环境中的同步和异步

同步-单线程：

任务挨个执行。每个任务需要等待前一个任务执行完毕。

同步-多线程：

每个任务在不同线程中执行，但需要等待前置任务的完成

异步-单线程

任务执行不需要等待其他任务的完成。但在一个时间点只能有一个任务执行。

异步-多线程

任务执行不需要等待其他任务的完成。但在同一个时间点可以有多个任务执行。

在并发和并行中同步和异步程序是什么样的角色？

04 总结

并发和并行指的是任务执行的方式。同步和异步指的是通讯编程模型。单线程和多线程指的是任务执行的环境。

参考链接：

https://softwareengineering.stackexchange.com/questions/190719/the-difference-between-concurrent-and-parallel-execution
https://stackoverflow.com/questions/748175/asynchronous-vs-synchronous-execution-what-does-it-really-mean
https://codewala.net/2015/07/29/concurrency-vs-multi-threading-vs-asynchronous-programming-explained/
https://youtu.be/cN_DpYBzKso
https://medium.com/flawless-app-stories/basics-of-parallel-programming-with-swift-93fee8425287

原文链接：https://medium.com/swift-india/concurrency-parallelism-threads-processes-async-and-sync-related-39fd951bc61d