并发

并发意味着多个计算在同一时段内交替或并行执行。它带来性能与响应性的提升，也引入了竞态条件这类全新的 bug 类别。理解并发模型是写出可靠并行程序的前提。

什么是并发？

并发（concurrency）：多个计算在同一时段内发生。它们可能真正并行（多核），也可能通过快速交替模拟并行。

并发不同于并行（parallelism）：并行强调同时执行以加速，并发更关注程序的结构——多个独立的控制流需要协调。

两种并发模型

共享内存

并发模块通过读写内存中的共享对象来交互。这是最直觉的模型，也是最容易出错的模型——多个线程同时修改同一数据时，就会产生竞态条件。

消息传递

并发模块通过通信信道互相发送消息来交互。每个模块持有自己的私有状态，不直接共享数据。这降低了同步的复杂度，但并不能消除所有 bug。

进程、线程与时间切片

• 进程（process）：一个正在运行的程序实例，与其他进程相互隔离，拥有独立的地址空间。
• 线程（thread）：程序内部的一个控制流线索。同一进程的线程共享内存。
• 时间切片（time slicing）：当线程数超过处理器核心数时，操作系统让每个线程轮流执行一小段时间，模拟并发。

// TypeScript 中的 Worker（类似轻量进程）
const worker = new Worker('./worker.js');
worker.postMessage({ type: 'compute', data: [1, 2, 3] });
worker.onmessage = (e) => console.log('结果', e.data);

共享内存示例：银行账户

经典的银行账户例子：两个线程同时对一个余额做存取操作。如果「读取-修改-写入」三步不是原子的，就可能丢失更新。

// 危险：非原子操作
async function withdraw(balance: { value: number }, amount: number) {
  if (balance.value >= amount) {
    // ← 另一个线程可能在这里修改 balance
    balance.value -= amount;
  }
}

交错执行

并发指令可以交错（interleave）——来自不同线程的操作以任意顺序穿插。即使每个线程自身逻辑正确，交错后的整体结果也可能出乎意料。

竞态条件

竞态条件（race condition）：程序的正确性取决于多个线程或进程操作的相对时序。

竞态条件是最棘手的并发 bug，因为它的出现是不确定的——同样的输入有时成功、有时失败。

消息传递示例

即便使用消息传递，竞态条件依然可能存在。比如两个客户端同时向服务器请求同一资源，服务器处理消息的顺序会影响最终结果。消息传递让状态管理更清晰，但时序问题并未消失。

并发难以测试和调试

并发 bug 常被称为 海森堡 bug（heisenberg bug）：它们是非确定性的，难以复现。当你试图用调试器或日志观察它时，时序可能就变了，bug 随之消失。这正是并发程序需要专门工具和设计原则的原因。