并发编程技术，优点，缺点答案

【问题标题】：Concurrent programming techniques, pros, cons并发编程技术，优点，缺点
【发布时间】：2011-04-29 21:37:21
【问题描述】：

至少有三种众所周知的创建并发应用程序的方法：

通过锁定（.NET、Java）实现多线程和内存同步。软件事务内存 (link text) 是另一种同步方法。
异步消息传递（Erlang）。

我想了解是否有其他方法，并讨论这些方法应用于大型分布式应用程序的各种优缺点。我的主要关注点是简化程序员的生活。

例如，在我看来，当它们之间没有依赖关系时，使用多个线程很容易，这非常罕见。在所有其他情况下，线程同步代码变得非常麻烦并且难以调试和推理。

【问题讨论】：

在您的列表中再添加一项：软件事务内存 (en.wikipedia.org/wiki/Software_transactional_memory)。还有一个 Java 版本可用：multiverse.codehaus.org
作为子项添加到 1)。它看起来不像是编写并发应用程序的概念上的新方法，而是锁定结构的替代方案。
@Serge：我不确定我明白为什么它在概念上与消息传递的不同。
@Neeme：同样是 STM，参见 DeuceSTM sites.google.com/site/deucestm。
@jalf：我只是看不出它会如何以任何剧烈的方式改变应用程序架构。它仍然依赖于线程和内存同步。我不确定事务语义是否比锁更容易使用共享状态。就个人而言，我对试图避免共享状态的概念非常感兴趣。

标签： java .net concurrency erlang

【解决方案1】：

我强烈建议您查看 Rich Hickey 的 this presentation。它描述了一种构建高性能并发应用程序的方法，我认为这种方法不同于基于锁或消息传递的设计。

基本上它强调：

无锁、多线程并发应用程序
不可变的持久数据结构
软件事务内存处理的状态更改

并讨论这些原则如何影响Clojure 语言的设计。

【讨论】：

【解决方案2】：

阅读Herb Sutter的Effective Concurrency专栏，你也会有所启发。

【讨论】：

很棒的发现。虽然我很欣赏他对线程同步的深入研究，但他主要关注线程、锁定和原子操作，这只是并发的众多方法之一。他在几篇文章中提到了异步消息传递，但恕我直言，并没有走得太远。此外，他的文章显示了正确使用多线程是多么困难。我仍然对各种内存模型做噩梦。
是的，Sutters 专栏明确关注使传统的基于锁的同步更易于管理，而不是探索替代技术。不过还是不错的读物。

【解决方案3】：

使用 Java 5 并发 API，只要您利用高级实用程序并正确使用它们，在 Java 中进行并发编程就不会变得繁琐和困难。我发现 Brian Goetz 的《Java Concurrency in Practice》一书是关于这个主题的优秀读物。在我的上一份工作中，我使用本书中的技术使一些图像处理算法扩展到多个 CPU 以及流水线 CPU 和磁盘绑定任务。我发现这是一次很棒的经历，我们取得了出色的成绩。

或者，如果您使用 C++，您可以尝试使用 OpenMP，它使用 #pragma 指令使循环并行，尽管我自己从未使用过。

【讨论】：

请注意，并行和并发不是同义词。 tbb 还提供了parallel_for、parallel_map 和parallel_reduce，但对并发没有帮助。同样，也有一些语言，例如 newsqueak，是面向并发的，但不提供并行处理。
+1，好书和建议 - 现在您需要使用 Java 中的低级原语编写精巧、复杂的线程安全代码的情况非常罕见。审查和推理使用这些新 API 的代码也容易得多。
Microsoft 发布了带有 .NET 4.0 的 TPL，这是一组类似于 Java 的线程的更高级别抽象。虽然它确实简化了令人尴尬的并行问题的编码，但它对管理共享状态并没有多大帮助，反而会给你一种简单的错误印象。

【解决方案4】：

在Erlang and OTP in Action中，作者提出了四种进程通信范式：

带锁的共享内存

构造（lock）用于限制对共享资源的访问。通常需要硬件支持从记忆系统来看，特殊说明。这种方法的可能缺点包括：开销、内存系统中的争用点、调试困难，尤其是在处理大量进程的情况下。
软件事务内存

内存被视为一个数据库，事务决定要做什么写和什么时候。这里的主要问题由可能的表示争论和数量交易尝试失败。
期货、承诺等

基本思想是未来是一个计算的结果外包给不同的流程（可能在不同的 CPU 或机器）并且可以传递像任何其他物体一样。的情况下可能会出现网络故障问题。
消息传递

同步或异步，在 Erlang 风格。

【讨论】：