并发性、多处理、并行性、多线程以及它们之间的关联

Question

如果我的解释和问题错了，请纠正我，我正在试着找出如何正确地表达出来。

1)多线程可以=并行性吗？

我读到并行是在同一时间运行，而不是在它们之间切换，但如果你有一个cpu，可以从进程中获取多个进程和线程，并在多个cpu/核心上运行它们，那么多线程也可以是并行吗？

2)从上面跟进，如果我们假设答案是否定的，这是否意味着多线程总是与并发相同？

3)程序只能在支持多线程的情况下才是并发的吗?以PHP为例，我读到它不支持多线程，那么如果PHP执行不能启动其他线程，那么它还能在自己内部支持并发吗？我希望这个问题有意义..。基本上，一个不能支持线程的程序怎么能在自己的执行中运行并发呢？

4)多处理总是被认为是并行的吗？

很抱歉，问题太乱了，我不知道该如何正确表达。

Answer 1

并发性可以定义为独立执行的任务的组合和交错。

并行性是独立任务的同时执行。

如果独立的任务同时运行，则并发模型可以是并行的。换句话说，并行性是并发性的一个子集。

当您在厨房做饭时，您正在应用并发模型。即使你可以一次只专注于一项任务，你也要在几项任务中保持交错(打开烤箱，切一些蔬菜，把饭放到热的烤箱里，注意酱汁)。所有这些操作都是相互独立的，但它们的执行顺序很重要(您不能在食物变热之前将其放入烤箱中)。最优的并发策略可以减少做饭所需的时间。

添加第二个人来帮助你是一种并行工作模式。它可能会让事情变得更快，也可能不会。这取决于许多因素，如食谱，可用的工具数量和厨房的大小。这肯定会让事情变得更加困难，因为现在你还需要协调两个人，而以前你只是确保操作的顺序是正确的。

希望并发/并行的定义变得清晰，我们需要诚实地对待自己，并认识到上述模型是指导方针，它们的实现取决于硬件、操作系统和语言平台等多个因素。

线程通常由现代操作系统实现为执行单元，由一个专用堆栈和一组CPU注册表组成。这允许操作系统在它们之间快速切换，而不需要释放整个进程的存储空间。如果有多个OSes核心可用，大多数现代的CPU都可以在parallels中运行线程，但情况并不总是如此。例如，直到2011年，Linux还不允许通过其BKL同时执行属于同一进程的线程。

此外，即使OS支持属于同一进程的线程的并行执行，也不是所有的语言平台都允许这样做。例如，主Python解释器仍然通过其GIL拒绝线程的并行执行。

作为一般的指导原则，线程在大多数情况下可以被认为是并发的。根据平台的不同，它们可能是并行的，也可能不是。

同样的问题也适用于进程。smartphone OSes的第一个版本提供了非常有限的并发支持，几乎没有并行性。IoT device OSes可能仍会受到类似问题的影响。

通常，在提供多个CPU核心的硬件上，多处理在大多数情况下允许并行。

还有其他方法可以实现并发甚至并行，而不需要依赖于特定于操作系统的工具。

例如，Erlang/Elixr可以并行运行多个processes。Erlang进程既不是操作系统进程，也不是线程。它们在自己的实现中抽象出并发性。

Go引入了goroutine作为轻量级执行单元。

Python asyncio模块允许开发人员交错操作，有效地实现代码的并发执行。