聊聊并发和并发模型
问题的来源
以前的计算机都只有一个 CPU， 并且一次只能执行一个程序。后来出现了 多任务（multitasking） 使得计算机可以同时执行多个程序，但这并不是真正的“同时”，只是把 CPU 分成多个时间片，由操作系统去调度切换。再之后出现了 多线程（multithreading） 使得在一个程序里面可以同时执行多个控制流，就像你有多个 CPU 在执行同一个程序一样。在单 CPU 的计算机中，多线程的“同时”并不是“同时”，但现代计算机一般都是多核 CPU，不同的线程可以被不同的 CPU 核心同时执行，是真正的同时。
如果一个线程在读一块内存区域的同时，另一个线程在往里面写，那么这块区域的值是什么？或者两个线程同时写一块内存区域，它的值又是什么？假如我们没有对这些可能出现的结果进行防范，那么结果将是不可预测的。什么情况都可能发生。因此，我们需要在一些共享资源上做一些措施，例如内存、文件、数据库等。
为什么要多线程？
利
- 更好的资源利用：多线程程序在一个线程加载 IO 的同时，另一个线程可以处理已经加载完毕的 IO，以节省时间。
- 简化程序设计：单线程程序，既要负责加载IO，又要负责处理。多线程程序，可以让一个线程专门加载，另一个线程专门处理。程序逻辑更加清晰。
- 更加高效的程序：当一个请求进来时，处理请求可能需要耗费一些时间。单线程程序这时候就无法接收新的请求了，而多线程程序一个线程负责接收请求，每次收到请求都开一个专门的线程去处理，实现了多请求。
弊
- 更加复杂的设计：多线程有时候会让程序变得更加复杂（complex）。
- 上下文切换消耗：CPU从一个线程切换到另一个线程时，要先保存上一个线程的 local data，程序指针等。这会带来一些消耗。
- 提高资源消耗：多线程本身需要一些内存用于存储其 local stack，这可能消耗一些内存资源。不要以为它很小，实际上可能比你想象的多。
并发模型（Concurrency Models）
并发模型指的是线程如何在系统中协同完成一项工作。不同的并发系统可以用不同的并发模型来实现。
并发模型和分布式系统的相似性
并发系统模型跟分布式系统（distributed systems）十分相似。例如，并发系统是不同的线程之间互相通讯（communicate），而分布式系统是不同的进程之间互相通讯（这些进程可能在不同的计算机上）。
进程和线程在某些时候十分相似，这也是为什么不同的并发模型往往看起来都很像分布式系统架构。分布式系统需要面临网络请求可能失败、远程计算机或进程可能挂掉等问题，在并发系统中也会遇到类似 CPU 故障、网卡故障、硬盘故障等问题，虽然这些故障发生的概率很低，但理论上确实存在。
正因为并发模型和分布式系统十分相似，因此他们之间有些设计思想是相通的。例如，并发里面用于分配 workers（threads）的模型，就类似于分布式系统的负载均衡（load balancing in distributed systems）。
模型1：并行 Workers 模型
在这个模型中，所有 Worker（Thread）都由 delegator 来委派。每一个 Worker 都完成一个完整的工作。例如，在一个车间工厂，一辆车从零到一都只由一个 Worker 来完成。
这种模型在 Java 中用得非常多。在 java.util.concurrent 包中，许多的并发工具都是用这个模型来设计的。在 J2EE 应用服务器中也能看到这种模型的影子。
模型2：流水线模型
流水线模型，也叫响应式系统或者事件驱动系统。
在这个模型中，每一个 Worker 只负责整个工作的一小部分，一旦完成自己的部分，就交给下一个 Worker 接着做。每个 Worker 都运行在单独的线程上，与其他 Worker 不共享状态。因此，流水线模型也叫做无共享（shared nothing）模型。这种模型通常用 非阻塞IO（non-blocking IO，NIO） 来实现。
所谓响应式，或者事件驱动，指的是当一个事件发生，Worker 就响应对应的动作。例如，一个HTTP请求进来，或者一个文件被加载进内存。响应式平台的例子有Vert.x、Akka、Node.JS。
模型3：函数式并行
函数式并行的基本思想是采用函数调用实现程序。函数都是通过拷贝来传递参数的，所以 除了接收函数外没有实体可以操作数据，这就避免了共享数据带来的竞争。同样也使得函数的执行类似于原子操作。每个函数调用的执行独立于任何其他函数的调用。
一旦每个函数调用都可以独立的执行，它们就可以分散在不同的CPU上执行了。这也就意味着能够在多处理器上并行的执行使用函数式实现的算法。在 Java8 中，并行 streams 能够用来帮助我们并行的迭代大型集合。
Same-threading
Same-threading 是一种并发模型。当一个单线程系统扩展到多线程系统时，每个线程所做的工作跟单线程时一样，用在多核CPU上，每个CPU占一个线程。
分布式微服务是一个例子。将多个相同的服务部署在同一台机器上，这台机器的每个CPU占一个服务实例。