並行與平行的差別

想像一位咖啡師接了三筆咖啡訂單。他啟動義式咖啡機，趁機器萃取濃縮咖啡的時候，去幫第二筆訂單打奶泡，再幫第三筆結帳，一個人、來回切換、讓三杯飲料都在往前推進。這就是並行（concurrency）：透過交錯處理，同時應付多個任務。再想像三位咖啡師，每人在同一瞬間各做一杯。這就是平行（parallelism）：真的同時在做多個任務。對初學者最關鍵的一點是：這是兩個不同的概念，一個講的是結構（應付多件事），另一個講的是執行（真的同時做多件事）。

用計算的術語來說：並行指的是好幾個任務在同一段期間內都在進行中，但在單一核心上，CPU 其實一次只跑一個，只是在它們之間快速切換。從外面看起來像是同時進行，就像雜耍者用兩隻手讓好幾顆球同時在空中。平行則指任務真的在同一瞬間執行，這需要不只一個執行單元，通常是好幾個 CPU 核心。你可以有並行而沒有平行（單核心、多個交錯的執行緒），而且通常要先在程式設計上做到並行，平行才幫得上忙。一個程式若被組織成一些獨立的任務，它就是並行的；只有當硬體允許其中好幾個任務在同一刻同時推進時，它才真的在平行執行。

為什麼要分清楚？因為它們解決不同的問題、各有不同的極限。並行能改善反應性，並讓你把等待（例如等磁碟或網路）和有用的工作重疊起來，即使只有一個核心也行。平行能提升運算密集型工作的純吞吐量，但只能提升到你擁有的核心數為止，而且只對能被分割的工作有效。混淆這兩者會帶來錯誤的期待，例如以為只要加上執行緒程式就會快一倍，但機器其實只有一個核心，或者那項任務根本無法分割。