02. Concorrência versus paralelismo

Este capítulo nasce das 30 questões publicadas sobre Concorrência versus paralelismo. A leitura do acervo revelou 30 núcleos de conhecimento, aqui reorganizados como uma explicação progressiva: primeiro o vocabulário e o modelo mental, depois os mecanismos, as decisões de implementação, os limites e a forma de verificar o comportamento do sistema.

Com modelos e componentes definidos, estudamos tarefas que avançam no tempo e disputam recursos. Ordem, estado compartilhado, sincronização, cancelamento e falhas precisam ser analisados em conjunto. Este é o capítulo 2 de 20 da disciplina Programação Assíncrona e Concorrência. Ele retoma Fundamentos: síncrono, assíncrono, bloqueante e não bloqueante e utiliza essa base para avançar. Na sequência, estudaremos Processos e threads.

O fio condutor

O desenvolvimento de software começa com um problema e avança por decisões que precisam permanecer compreensíveis e verificáveis. Requisitos orientam modelos; modelos orientam código e arquitetura; testes verificam comportamento; e a operação devolve informações para o próximo ciclo. Uma falha importante no início tende a se espalhar pelas etapas seguintes.

Neste capítulo, use Concorrência versus paralelismo para acompanhar quatro perguntas: qual problema precisa ser resolvido, como o mecanismo funciona, que consequências a escolha produz e como o resultado será verificado. Essa sequência transforma termos técnicos em decisões que podem ser explicadas e testadas.

Parte 1 — Fundamentos e vocabulário

Começamos por Parte 1 — Fundamentos e vocabulário, pois essa base organiza os conceitos e exemplos que aparecerão no restante do capítulo.

Concorrência

O ponto de partida é estabelecer o significado do conceito e o problema que ele procura organizar. Concorrência é uma propriedade da composição do programa: várias atividades permanecem em andamento e podem avançar de forma intercalada. Isso não exige que duas instruções sejam executadas no mesmo instante físico. Em um único núcleo, o escalonador pode alternar entre tarefas e preservar a concorrência sem produzir paralelismo. A distinção evita confundir progresso sobreposto com execução simultânea. A regra ganha sentido quando suas consequências orientam a implementação.

Para aplicar Concorrência, acompanhe a execução desde a entrada até a saída e anote pré-condições, mudança de estado, custo e falhas possíveis. Assim o conceito deixa de ser um rótulo e passa a orientar decisões.

Use como teste da compreensão: Concorrência diz respeito à estruturação de um sistema para lidar com várias tarefas em períodos sobrepostos, ainda que, em cada instante, apenas uma delas esteja efetivamente sendo executada. Depois verifique a afirmação com execução controlada, teste automatizado, análise do contrato, medição ou documentação da versão correspondente. A evidência deve reproduzir a propriedade afirmada, inclusive nos casos de erro e de fronteira.

Paralelismo significa execução simultânea de trabalho, e não mera alternância rápida.

A partir dessa distinção, o próximo elemento completa o fluxo. Paralelismo significa execução simultânea de trabalho, e não mera alternância rápida. Duas tarefas CPU-bound precisam ocupar recursos de execução distintos no mesmo instante para serem paralelas. Um único núcleo pode intercalá-las, mas não executar instruções das duas simultaneamente. Tecnologias como SMT podem expor processadores lógicos, porém o paralelismo continua dependendo de recursos de hardware capazes de progredir ao mesmo tempo. Observe como definição, mecanismo e efeito permanecem ligados.