
如果逻辑控制流在时间上是重叠的,那么它们就是并发的(concurrent),这种现象称为并发(concurrency)。
并发出现在计算机系统的不同层面上,硬件异常处理程序、进程和Linux信号处理程序,以及应用程序中。
1、访问慢速I/O设备
当一个应用正在等待来自慢速I/O设备(如磁盘)的数据到达时,内核会运行其他进程,使CPU保持繁忙。每个应用都可以按照类似的方式,通过交替执行I/O请求和其他有用的工作来利用并发。
2、与人交互
和计算机交互的人要求计算机有同时执行多个任务的能力。如在打印一个文档时,调整一个窗口的大小。现代视窗系统利用并发来提供这种能力。每次用户请求某种操作(如单击鼠标)时,一个独立的并发逻辑流被创建来执行这个操作。
3、通过推迟工作以降低延迟
应用程序能够通过推迟其他操作和并发地执行他们,并用并发来降低某些操作的延迟。如一个动态内存分配器可以通过推迟合并,把它放到一个运行在较低优先级上的并发合并流中,在有空闲的CPU周期时充分利用这些空闲周期,从而降低单个free操作的延迟。
4、服务多个网络客户端
一个慢速的客户端可能会导致服务器拒绝为所有其他客户端服务,对于一个真正的服务器来说,可能期望它每秒为成百上千的客户端提供服务,由于一个慢速客户端导致拒绝为其他客户端服务,这是不能接受的。一个更好的办法是创建一个并发服务器,它为每个客户端创建一个单独的逻辑流。这就允许服务器同时为多个客户端服务,避免单个慢速客户端独占服务器。
5、在多核计算器上并行计算
现代计算机系统都配备了多核处理器,多核处理器包含有多个CPU,被划分为并发流的应用程序通常在多核机器上比单核机器上运行得快,因为这些流会并行执行,而不是交错执行。

使用应用级并发的应用程序成为并发程序(concurrent program)。现代操作系统提供了三种基本的构造并发程序的方法。
- 进程。这种方法使每个逻辑控制流都是一个单独的进程,由内核来调度和维护。因为进程有独立的虚拟地址空间,想要和其他流通信,控制流必须使用某种显示的进程间通信(interprocess communication,IPC)机制。
- I/O多路复用。这种形式的并发编程,应用程序在一个进程中的上下文中显示地调度它们自己的逻辑流。逻辑流被模型化为状态机,数据到达文件描述符后,主程序显示地从一个状态转换到另一个状态。因为程序是一个单独的进程,所以所有的流都共享同一个地址空间。
- 线程。线程是运行在一个单一进程上下文中的逻辑流,由内核进行调度。线程可以看成上面两种方式的混合体,像进程流一样由内核进行调度,同时像I/O多路复用流一样共享同一个虚拟地址空间。
