并发（Concurrency)

操作系统是支持应用程序的系统软件；
应用程序由代码和数据构成的软件
使用syscall等指令调用操作系统API(程序级调度）

什么是并发？
为什么需要并发？
(共享内存)多处理器上的并发程序？

并发(concurrency)与并行(parallelism)

Concurrent: existing happening or done at the same time.
比如两个Java程序以不同的顺序执行，但是不会影响最终结果的正确性。即并发的体现！

并发性的来源： 进程会调用操作系统的API

• 并发(Concurrency): 多个执行流可以不按照一个特定的顺序执行。
• 并行(parallelism): 允许多个执行流同时执行（多个处理器）
  

线程

线程：多个执行流并发/并行执行，并且它们共享内存。

• 两个执行流共享代码和所有全局变量（数据、堆区）
• 线程之间指令的执行顺序是不确定的(non-deterministic)

线程：什么该共享、什么不共享？

• 共享代码：所有线程的代码都来自当前进程的代码
• 共享数据：全局数据/堆区可以自由引用
• 独立堆栈：每个线程有独立的堆栈

操作系统封装线程API

• create(fn)

  • 创建并运行一个线程，该线程立即开始执行函数fn
  • 函数原型void fn(int tid)
  • tid是从1开始编号

• join(fn)

  • 等待所有线程执行结束
  • 执行函数fn
  • 只能join一次

理解并发程序的执行

状态机视角下的程序执行

有限状态机 Finite State Machine(FSM)

程序 = 有限状态机

（操作系统上的）程序执行时，状态是有限的

• 寄存器（包括PC指针）
• 内存：代码、数据、堆栈（暂时假设内存静态分配）

“程序 = 状态机 = 有向图”是一种理解程序、分析程序的工具

线程共享代码和数据
拥有独立的寄存器和堆栈

• 堆栈也位于同一个地址空间中
• 允许把局部变量的指针(&local_var)传递给另一个线程