2.7　并行和并发

1．什么是并发

并发（Concurrency）指应用能够交替执行不同的任务，类似于多线程，多线程并非是同时执行多个任务，而是以几乎不可察觉的速度在多个任务之间不断切换，以达到一种“同时执行”的效果，而事实上并不是同时执行，只是切换速度快到无法察觉。

2．什么是并行

并行（Parallellism）指应用能够同时执行不同的任务，不同的任务是可以同时执行的。

并发与并行两者很重要的区别是：并发是交替执行的，而并行是同时执行的。通俗地理解，并发是不同的代码块交替执行，并行是不同的代码块同时执行。如果某个系统支持两个或者多个动作（Action）同时存在，那么这个系统就是一个并发系统。如果某个系统支持两个或者多个动作同时执行，那么这个系统就是一个并行系统。

并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生。而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔发生。并行是在不同实体上的多个事件，并发是在同一实体上的多个事件。并行是在一台处理器上“同时”处理多个任务，而并发是在多台处理器上同时处理多个任务。所以并发编程的目标是充分地利用处理器的每一个核，以达到最高的处理性能。并发强调的是一起出发，并行强调的是一起执行。并发的反义是顺序，并行的反义是串行。并发并行并不是互斥概念，只不过并发强调任务的抽象调度，并行强调任务的实际执行。

单线程解决高并发问题的方法就是采用非阻塞、异步编程的思想。当遇到非常耗时的IO操作时，采用非阻塞的方式继续执行后面的代码，并且进入事件循环，当IO操作完成时，程序会被通知IO操作已经完成。这个主要运用JavaScript的回调函数来实现。

多线程虽然也能解决高并发，但是以建立多个线程来实现，其缺点是当遇到耗时的IO操作时，当前线程会被阻塞，并且把CPU的控制权交给其他线程，这样带来的问题就是要非常频繁地进行线程的上下文切换。

并发系统与并行系统这两个定义之间的关键差异在于“存在”这个词。

Node.js是单进程单线程应用程序，但是因为V8引擎提供的异步执行回调接口，通过这些接口可以处理大量的并发，所以性能非常高。Node.js是单线程且支持高并发的脚本语言，IO密集型处理是Node.js的强项，因为Node.js的IO请求都是异步的。对于异步，发出操作指令，然后就可以去做别的事情了（主线程无须等待），所有操作完成后执行回调。

【示例2-7】

let a = 1; // step1：定义变量
// step2：发出指令，然后把回调函数加入事件队列（回调函数并没有执行）
setTimeout(() => {
    console.log(a);
}, 0)
a = 2; // step3：赋值，回调函数没有执行
// step4：发出指令，然后把回调函数加入异步队列（回调函数并没有执行）
setTimeout(() => {
    console.log(a);
}, 0)
a = 3; // step5：赋值，回调函数没有执行
// 当所有代码执行完毕，cpu空闲下来了，就会开始遍历执行事件队列里面的回调函数
// 最后输出：3 3

异步I/O的Node.js为什么可以支持高并发？因为IO操作由Node.js的工作线程执行，Node.js底层的libuv是通过多线程的线程池来并行IO操作的，主线程不需要等待结果返回，发出指令后就去执行其他事务。

3．如何处理高并发和非阻塞请求

针对每个并发请求，服务端给请求注册一个激发事件（I/O），并给一个回调函数（这个过程没有阻塞新的连接请求）。按顺序执行事件处理（I/O），处理完成后执行回调函数，接着执行下一个事件处理（I/O）。事件处理（I/O）的原理是什么呢？事件处理（异步I/O处理）是由Node工作线程去执行的（Node.js底层的libuv是通过多线程的线程池来并行I/O操作的），且主线程不需要等待返回，只要发出指令后就可以执行其他事件，所有操作完成后执行回调。