并发和并行（比较）
创建于：2025年07月07日 最后编辑于: 2025年06月16日 | 1次阅读
§ Concurrency vs. Parallelism
一部分内容翻译自 https://crystal-lang.org/reference/latest/guides/concurrency.html 有可能一部分信息已经过时了，会随时更正。
我们经常会谈起并行(in parallel)和并发（concurrent），他们其实是两个不同的东西。
一个并发的系统，是指能够处理多个任务的系统，虽然，不一定是同时执行的。
你可以想象自己在厨房做菜，你切一个洋葱，放到油锅里炸的同时，你再切一份番茄。 但是你并没有在同一时间做所有事情，你需要分配你的时间来做上面不同的事情，这是并发。 而并行，则是在同一时间，左手炸洋葱，右手切番茄。
截至这篇文章写作日期(2025年六月)，Crystal 已经完成了 execution context 的 RFC 大部分开发，在 Crystal 1.16.3 中，已经可以直接使用类似于 golang 的 M:N 混合线程模型， 但是默认并没有开启，需要通过打开 -Dpreview_mt -Dexecution_context 编译时标记来开启。
在当前 1.X 版本 Crystal 中，除了语言的 GC（Boehm GC）使用单独的一个线程之外， 默认总是使用单线程模式执行，在未来的 2.X 版本中，会默认开启多线程模式。
下面介绍 Crystal 实现 concurrency 的一些基础概念：
§ Fibers
Fiber 的概念，类似于 Erlang/Elixir, go 中轻量级用户线程, 不同于操作系统线程(Thread) 的抢占式( pre-emptive), 它是协作式(cooperative)的。
纤维（Fibers），与线程不同，是协作式的。线程是抢占式的：操作系统可以在任何时候中 断一个线程并开始执行另一个线程
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轻量，是因为它可以轻易创建成千上万，而相比较操作系统线程，非常少的开销，它虽然 拥有一个与之关联的 8M 堆栈内存空间（和线程一样的），但是其初始只实际占用 4K 内存空间。
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用户线程，是因为它被程序语言自己管理，而不是由操作系统管理它。
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协作式，操作系统线程是抢占式，可以在任何时候中断一个线程并开始执行另一个线程, 而协作式，必须明确的通知运行时调度器，其可以切换到其他纤程。例如，如果一个协程需要 等待 I/O 操作完成， 它会告诉调度器：“你看，我必须等待这个 I/O 操作可用，你可以 继续执行其他协程，并在 I/O 准备好后回来唤醒我。” 协作式的好处是，大量（不必要的）线程间切换的开销都消失了
Crystal 程序可以创建任意多的 Fiber, 在一个 64 位机器上，允许创建数百万个 Fiber， 而在 32 位机器上，只允许创建 512 个 Fiber。
Crystal 来确保在合适的时候执行它。
§ Event loop 事件循环
event loop 与 IO 操作相关，当事件循环等待慢速的操作（例如，等待数据通过 socket 传输) 时， 程序可以执行其他的 fiber.
当所有 Fiber 空闲时，事件循环会检测是否有异步操作（例如：文件操作）准备好，如果有， 会执行等待这个操作的 fiber, 早期版本 event loop 使用 libevent（前者抽象了其他 event 机制， 例如：epool、kqueue)。
但是，作为新的 Fiber 多线程支持的一部分，版本 1.15.0 开始，为 UNIX 兼容的系统 引入了一个新的 Event Loop 实现, 自从 this PR 被合并之后，的实现直接集成了 UNIX 的 systems selectors（Linux/Android 使用 epool，BSD/macOS 使用 kqueue） 因此 libevent 不再作为外部依赖。
§ The Runtime Scheduler¶
Scheduler 有一个队列，负责：
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检查那些 fiber 需要被执行
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Fibers ready to be executed: for example when you spawn a fiber, it's ready to be executed.
§ Channel
Channel 这个概念来自 CSP ，它们允许光纤之间传递数据，无需共享内存，并且无需担 心锁（lock）、信号量（semaphores）或其他特殊结构。
§ 执行一个程序
当程序启动时，首先会启动一个主Fiber（main fiber）来执行顶级(top-level)代码， 然后，会派生很多其他的 fiber 来执行下面的功能，它们包括：
- 运行时调度器（Runtime Scheduler），负责所有的 fiber 在合适的时机执行。
- 事件循环(Event Loop), 负责处理异步任务、例如：文件(file)，套接字(sockets)， 管道(pipes)，信号(signals)以及定时器(timers, 例如：sleep)
- 通道(Channel), 用于在 Fiber 之间传递数据，Runtime Scheduler 将协调 Fibers 和 Channels 以进行通讯。
- 垃圾收集器(Garbage Collector): 清理不再使用的内存。（这个应该在一个单独的线程中执行？）
下面是 golang 第一作者，来自 Google 的 Rob Pike 大神 2012 做的 slide 分享及对应视频版本。
Concurrency is not Parallelism 及 油管视频(带字幕)
