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并发与并行(concurrency and parallelism)

最后发布时间:2025-05-13 14:38:37 浏览量:

异步代码(asynchronous code )的思想有时也被称为“并发”(concurrency)，它不同于“并行”(parallelism)
spring boot的@Async 实际是并发，需配合线程池才能实现并行。

在 Spring Boot（实际上是基于 Spring MVC 或 Spring WebFlux）中，每个 HTTP 请求的处理默认是并发的，但是否并行执行，取决于底层的线程模型。

下面是更具体的解释：

一、Spring Boot 默认使用 Spring MVC（Servlet 模型）

特性：

  • 并发（Concurrent）： 每个 HTTP 请求由一个独立的线程处理，请求之间是并发执行的。
  • 并行（Parallel）： 如果系统有多个 CPU 核心，并且线程池有足够线程数，那么多个请求会并行在多个 CPU 上运行。

技术细节：

  • 使用 Tomcat、Jetty 或 Undertow 作为 Servlet 容器。
  • 每个请求由 Servlet 容器的线程池（通常是 Http11NioProtocol 线程池）分配线程处理。

示例场景：

  • 10 个请求几乎同时到来，容器线程池有 10 个空闲线程。
  • 则这 10 个请求会同时（并发）处理，在多核机器上，它们甚至会并行执行。

二、Spring WebFlux（响应式模型）

如果你的 Spring Boot 应用使用 WebFlux：

  • 使用 Netty 服务器。
  • 采用事件驱动的非阻塞 I/O 模型。
  • 同样是并发处理请求，但不再为每个请求分配一个线程，而是用更少的线程通过异步回调机制处理多个请求。
  • 更加高效，适合高并发低延迟场景。

总结：

模型并发并行线程模型
Spring MVC✅✅（多核 CPU）每请求一个线程
Spring WebFlux✅✅（依赖 Reactor）少量线程，事件驱动处理

补充：如何验证？

你可以在控制器里打印当前线程名：

@GetMapping("/test")
public String test() {
System.out.println("Thread: " + Thread.currentThread().getName());
return "OK";
}

同时发起多个请求，你会看到它们由不同线程（如 http-nio-8080-exec-1）处理，证明是并发的。

Spring WebFlux 和 Python FastAPI 的 async 都是异步非阻塞模型，但底层机制并不一样，它们的设计理念相似，但实现方式和运行模型是完全不同的。下面是对比分析：

✅ 相同点：设计理念一致

特性Spring WebFluxFastAPI (async)
异步非阻塞处理✅✅
基于事件驱动✅（Reactor 模型）✅（基于 asyncio）
每个请求不占一个线程✅✅
适合 I/O 密集型场景✅✅

两者都试图解决传统每请求一个线程的资源浪费问题，尤其在高并发下更显优势。

❌ 不同点：底层机制有很大差异

一、编程模型差异

方面Spring WebFluxFastAPI
异步库Reactor（Project Reactor）asyncio（Python 标准库）
核心类型Mono<T>, Flux<T>async def, await
控制流写法响应式流编程风格（类似 RxJava）类似同步代码的异步语法糖
难易程度相对复杂（响应式流不直观）简单（接近同步代码）

WebFlux 使用的是响应式编程风格，而 FastAPI 的 async 是协程语法，更直观。

二、运行机制差异

方面Spring WebFluxFastAPI (async)
I/O 模型Netty（基于 Java NIO 的事件循环）asyncio（基于单线程事件循环）
多线程使用有限线程池（Netty Event Loop）单线程或协程调度器运行在一个线程中
并行能力多线程并发/并行多任务并发（单线程并发），并行需用多进程
底层调度Reactor Scheduler（Reactive Streams）asyncio 事件循环（Python 协程模型）

🧠 举个比喻：

  • Spring WebFlux：是一个高级响应式流水线，有多个工人（线程）分工合作，用非常细粒度的方式处理数据流。
  • FastAPI：是一个快节奏的单线程厨师，通过协程快速在不同的锅之间切换炒菜，不会等锅煮熟才动手做下一个菜。

🧪 性能比较（大概趋势）

场景更合适的选择
高并发 Web API两者都很合适
CPU 密集型操作都需结合线程池/进程池
响应式流处理WebFlux 更专业
快速开发、易读性FastAPI 更友好

✅ 总结：

对比项Spring WebFluxFastAPI (async)
编程风格响应式编程，函数式流式处理协程编程，语义清晰，接近同步思维
底层机制Netty + Reactorasyncio + 单线程事件循环
性能（高并发）强（线程池 + 非阻塞 I/O）强（协程 + 非阻塞 I/O）
学习曲线较陡峭（响应式流模型复杂）较平滑（async/await 更自然）

如果你想要更具体的比较（比如实际开发体验、部署、错误处理等方面），可以告诉我你的使用场景，我可以更针对性地给建议。

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