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并发的基本概念

并发,即同时做几件事。但是并发并不只是多线程,多线程只是并发的一种形式,还有很多并发技术,比如异步,并行,TPL数据流,响应式编程等。

并发技术——多线程

多线程是并发的一种形式,建议尽量使用ThreadPool。

并发技术——异步编程

异步编程有两大优点:提高GUI程序的响应性;提高服务器应用的可扩展性。
C#提供了两个异步关键字:async和await,async加在方法声明上,它的主要目的是使方法内的await关键字生效。使用async关键字的方法应该返回Task或Task。
扩展阅读:《Async in C# 5.0》


并发技术——并行编程

多线程的一种。对于计算限制的任务(需要大量计算),并且任务可以分割成独立任务块,就应该使用并行编程,让这些任务块在不同核上独立运行。通常并行编程可临时提高CPU利用率以提高吞吐量。然而它并不适合服务器系统,因为它可能影响服务器自身的并行处理能力。
并行分为两种形式:数据并行和任务并行。实现数据并行有几种做法:使用Parall.ForEach、Parall.For,使用PLINQ(并行LINQ)。不管哪种方法,每个任务块要尽可能互相独立
扩展阅读:《Parallel Programming with Microsoft.NET》


并发技术——响应式编程

一种声明式的编程模式,程序在该模式中对事件做出响应。根据经验,如果事件中带有参数,那么最好采用响应式编程,而不是常规的事件处理程序。响应式编程基于“可观察的流”(observable stream)这一概念。一旦申请了可观察流,就可收到任意数量的数据项,并且流在结束时会发出一个错误或一个“流结束”的通知。
可观察流分为hot observable(热可观察流:一直在发生的事件流,如果事件到达时没有订阅,事件会丢失)和cold observable(冷可观察流:不会主动产生事件,通过启动一个事件队列来响应订阅,比如HTTP下载,只有在订阅后才会发出HTTP请求)。
微软的Reactive Extensions(Rx)库提供了所有函数式编程接口实现。
扩展阅读:《Introduction to Rx》


并发技术——TPL数据流

该技术把异步编程和并行编程两种技术结合起来。如需对数据进行一连串的处理,TPL数据流就很有用。TPL数据流通常作为一个简易的管道,数据从管道的一端进入,在管道中穿行,从另一端出来。不过,TPL数据流还可以处理各种类型的网格(mesh),包括网格中定义分叉(fork),连接(join)、循环(loop)的工作。数据流网格的基本组成单元是数据块(dataflow block)。数据流块可以是目标块(接收数据)或源块(生成数据)。源块连接到目标块,创建网格。
扩展阅读:《Cuide to Implementing Custom TPL Dataflow Blocks》


并发编程的集合

  • 并发集合:大多数采用快照,当一个线程在操作数据时,另一个线程也能枚举数据,比常规集合加锁保护数据的方式高效的多。
  • 不可变集合:无法修改。优点是操作简洁,特别适合函数式编程

技术要点总结

各平台对并发编程的支持:
C#并发编程——并发编程技术




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