操作系统：程序的并发执行

一、程序的顺序执行

在早期无操作系统及单道批处理系统时，程序都是按照顺序进行执行的。先进入内存的先执行，在执行的过程中不能执行其他的程序。程序中的指令也是按照顺序执行，一条指令正在执行时不能开始执行另一条指令。所以程序顺序执行有以下几个特点。

1.1、顺序性

处理机的操作，严格按照顺序执行，前一操作还没执行完毕，后继操作则不能继续执行。

1.2、封闭性

程序是在封闭的环境下运行的。即程序在运行时独占全机资源，各资源的状态只有本程序才能改变。程序一旦开始运行，其结果不受外界的影响。

1.3、可再现性

只要程序的环境和初始条件相同，无论程序执行多少次，执行结果相同。例如一个加法运算，无论执行多少次，相加的结果都不会发生改变。

二、程序的并发执行

程序的并发执行是指在同一时间间隔内运行多个程序。也就是在一个程序运行结束之前，可以运行其它的程序。对于用户来说，有多个程序在同时向前推进，但是从微观上来看，任意时刻CPU上都只有一个程序在执行。在多道程序系统和分时系统都允许程序并发执行，程序的并发执行有以下几个特点。

2.1、间断性

程序在并发执行时，因为要共享资源，但是资源往往都少于正在执行的程序数，所以会存在资源抢占的问题。因而，每个程序在CPU上运行，都是时断时续的。当一个资源被占用时，其他需要该资源的程序不得不暂停，待资源被释放时方可执行。

2.2、失去封闭性

程序正在并发执行时，由于它们共享资源或者合作完成同一项任务，系统的状态不再受其中一个程序的控制和改变，所以就失去了封闭性。比如淘宝卖商品，每卖出一件库存都要减去1，而进货又可以对库存进行增加，所以库存已经不是某个程序特有的了。伪代码如下：

<?php
    //卖出商品
    sentProduct('商品1');
    $stock--;   //库存减一
    
    //进货
    purchase('商品1');
    $stock += 10;   //库存加10
?>

2.3、不可再现性

因为程序在并发执行时失去了封闭性，所以任何一个程序都有可能对系统的状态进行改变，这也意味着程序执行的结果可能会不相同。例如两个程序同时往一个文件追加内容，在执行数次之后，每个文件所展现出的内容可能各不相同。

<?php
    //程序a往文件追加1
    for ($i = 0; $i < 5; $i++) {
        file_put_contents('/tmp/test.txt', 1, FILE_APPEND);
    }
    
    //程序b往文件追加2
    for ($i = 0; $i < 5; $i++) {
        file_put_contents('/tmp/test.txt', 2, FILE_APPEND);
    }
?>

同时执行两次的结果：

1212121212  //结果1
1122122121  //结果2