並行的執行效率一定高於串列嗎？（多執行緒的執行效率一定高於單執行緒嗎？）

• 2019 年 10 月 29 日
• 筆記

一、什麼是串列，什麼是並行？　

　　串列：任務進行排隊，一個一個執行；
　　並行：多個任務齊頭並進。

二、單核、多核這兩種情況下的並行。

　　單核情況下的並行：並非真的是多個任務同時進行的，是需要在這任務之間來回切換（即上下文切換）的。

　　多核情況下的並行：是幾核，就能真正做到幾核同時執行各自的任務。

三、任務的兩大類型。

　　“計算密集型”任務：

　　特點是要進行大量的計算，消耗CPU資源，比如計算圓周率、對影片進行高清解碼等等，全靠CPU的運算能力。
　　這種計算密集型任務雖然也可以用多任務完成，但是任務越多，花在任務切換的時間就越多，CPU執行任務的效率就越低，所以，要最高效地利用CPU，計算密集型任務同時進行的數量應當等於CPU的核心數。

　　“IO密集型”任務：

　　涉及到網路、磁碟IO的任務都是IO密集型任務，這類任務的特點是CPU消耗很少，任務的大部分時間都在等待IO操作完成（因為IO（指把內容從硬碟上讀到記憶體的過程，或者是從網路上接收資訊到本機記憶體的過程）的速度遠遠低於CPU和記憶體的速度）。
　　對於IO密集型任務，任務越多，CPU效率越高，但也有一個限度。常見的大部分任務都是IO密集型任務，比如Web應用。

四、看完了上面幾點，我們就可以對“並行的執行效率一定會高於串列嗎”這個問題作出解答了。

　　答：並不一定，取決於機器的核數和任務類型。

　　1.如果是執行多個計算密集型任務：
　　　　①單核：串列 > 並行。
　　　　②多核：並行 > 串列。

　　2.如果是執行多個IO密集型任務：
　　　　①單核：並行 > 串列。
　　　　②多核：並行 > 串列。

　　在多核或多CPU，或支援Hyper-threading的CPU上使用多執行緒程式設計的好處是顯而易見，即提高了程式的執行吞吐率。

　　在單CPU或單核的電腦上，使用多執行緒技術，也可以把進程中負責I/O處理、人機交互而常被阻塞的部分與密集計算的部分分開來執行，編寫專門的workhorse執行緒執行密集計算，從而提高了程式的執行效率。