操作系統：程序的並發執行

一、程序的順序執行

在早期無操作系統及單道批處理系統時，程序都是按照順序進行執行的。先進入內存的先執行，在執行的過程中不能執行其他的程序。程序中的指令也是按照順序執行，一條指令正在執行時不能開始執行另一條指令。所以程序順序執行有以下幾個特點。

1.1、順序性

處理機的操作，嚴格按照順序執行，前一操作還沒執行完畢，后繼操作則不能繼續執行。

1.2、封閉性

程序是在封閉的環境下運行的。即程序在運行時獨占全機資源，各資源的狀態只有本程序才能改變。程序一旦開始運行，其結果不受外界的影響。

1.3、可再現性

只要程序的環境和初始條件相同，無論程序執行多少次，執行結果相同。例如一個加法運算，無論執行多少次，相加的結果都不會發生改變。

二、程序的並發執行

程序的並發執行是指在同一時間間隔內運行多個程序。也就是在一個程序運行結束之前，可以運行其它的程序。對於用戶來說，有多個程序在同時向前推進，但是從微觀上來看，任意時刻CPU上都只有一個程序在執行。在多道程序系統和分時系統都允許程序並發執行，程序的並發執行有以下幾個特點。

2.1、間斷性

程序在並發執行時，因為要共享資源，但是資源往往都少於正在執行的程序數，所以會存在資源搶占的問題。因而，每個程序在CPU上運行，都是時斷時續的。當一個資源被占用時，其他需要該資源的程序不得不暫停，待資源被釋放時方可執行。

2.2、失去封閉性

程序正在並發執行時，由於它們共享資源或者合作完成同一項任務，系統的狀態不再受其中一個程序的控制和改變，所以就失去了封閉性。比如淘寶賣商品，每賣出一件庫存都要減去1，而進貨又可以對庫存進行增加，所以庫存已經不是某個程序特有的了。偽代碼如下：

<?php
    //賣出商品
    sentProduct('商品1');
    $stock--;   //庫存減一
    
    //進貨
    purchase('商品1');
    $stock += 10;   //庫存加10
?>

2.3、不可再現性

因為程序在並發執行時失去了封閉性，所以任何一個程序都有可能對系統的狀態進行改變，這也意味着程序執行的結果可能會不相同。例如兩個程序同時往一個文件追加內容，在執行數次之后，每個文件所展現出的內容可能各不相同。

<?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);
    }
?>

同時執行兩次的結果：

1212121212  //結果1
1122122121  //結果2