《C#併發編程經典實例》學習筆記-第一章併發編程概述

併發編程的術語

• 併發
  同時作多件事情
• 多線程
  併發的一種形式，它採用多個線程來執行程序。
  多線程是併發的一種形式，但不是惟一的形式。
• 並行處理
  把正在執行的大量的任務分割成小塊，分配給多個同時運行的線程。
  並行處理是多線程的一種，而多線程是併發的一種。
• 異步編程
  併發的一種形式，它採用future模式或回調（callback）機制，以免產生沒必要要的線程。
  一個 future（或 promise）類型表明一些即將完成的操做。在 .NET 中，新版 future 類型有 Task 和 Task 。在老式異步編程 API 中，採用回調或事件（event），而不是future。 異步編程的核心理念是異步操做（asynchronous operation）：啓動了的操做將會在一段時間後完成。這個操做正在執行時，不會阻塞原來的線程。啓動了這個操做的線程，能夠繼續執行其餘任務。當操做完成時，會通知它的 future，或者調用回調函數，以便讓程序知道操做已經結束。
• 響應式編程
  一種聲明式的編程模式，程序在該模式中對事件作出響應。
  響應式編程的核心理念是異步事件（asynchronous event）：異步事件能夠沒有一個實際的「開始」，能夠在任什麼時候間發生，而且能夠發生屢次，例如用戶輸入。
  若是把一個程序看做一個大型的狀態機，則該程序的行爲即可視爲它對一系列事件作出響應，即每換一個事件，它就更新一次本身的狀態。

異步編程的兩個好處

1. 對於面向終端用戶的 GUI 程序：異步編程提升了響應能力。面對在運行時被臨時鎖定界面的程序，異步編程可使程序在此時仍能流暢的響應用戶的輸入。譬如：WPF界面，執行一個須要等待的操做時，仍能夠點擊輸入框進行填寫，而不會出現卡頓，沒法點擊的狀況或者對頁面沒法進行拖拽。
2. 對於服務器端應用：異步編程實現了可擴展性。服務器應用能夠利用線程池知足其可擴展性，使用異步編程後，可擴展性一般能夠提升一個數量級。即提升服務器端應用的TPS（Transactions Per Second）和 QPS （Queries Per Second）

並行的兩種形式

並行編程的使用場景：須要執行大量的計算任務，而且這些任務能分割成相互獨立的任務塊兒

並行的形式有兩種：數據並行（data parallelism）和任務並行（task parallelim）。

數據並行（data parallelism）：有大量的數據須要處理，而且每一塊數據的處理過程基本上是彼此獨立的。

任務並行（task parallelim）：須要執行大量任務，而且每一個任務的執行過程基本上是彼此獨立的。任務並行能夠是動態的，若是一個任務的執行結果會產生額外的任務，這些新增的任務也能夠加入任務池。

實現數據並行的方法

• Parallel.ForEach
• PLINQ（Parallel LINQ）

每一個任務塊要儘量的互相獨立。 只要任務塊是互相獨立的，並行性就能作到最大化。一旦你在多個線程中共享狀態，就必須以同步方式訪問這些狀態，那樣程序的並行性就變差了。

數據並行重點在處理數據，任務並行則關注執行任務。

實現任務並行的方法

• Parallel.Invoke
• Task.Wait

一般狀況下，不必關心線程池處理任務的具體作法。數據並行和任務並行都使用動態調整的分割器，把任務分割後分配給工做線程。線程池在須要的時候會增長線程數量。線程池線程使用工做竊取隊列（work-stealing queue）。

響應式編程Rx學習難度較大

使用場景：處理的事件中帶有參數，最好採用響應式編程
響應式編程的核心概念是：可觀察的流（observable stream）
響應式編程的最終代碼很是像 LINQ，能夠認爲它就是「LINQ to events」，它採用「推送」模式，事件到達後就自行穿過查詢。

TPL數據流

異步編程和並行編程這兩種技術結合起來就是TPL數據流
數據流網格的基本組成單元是數據流塊（dataflow block）。

Rx 和 TPL有不少相同點。
網格和流都有「數據項」這一律念，數據項從網格或流的中間穿過。還有，網格和流都有「正常完成」（表示沒有更多數據須要接收時發出的通知）和「不正常完成」（在處理數據中發生錯誤時發出的通知）這兩個概念。可是，Rx 和 TPL 數據流的性能並不相同。

當須要執行須要計時的任務，最佳選擇是Rx的 可觀察流 observable 對象
當須要進行並行處理，最佳選擇是 TPL數據流塊

線程和線程池

線程是一個獨立的運行單元，每一個進程內部有多個線程，每一個線程能夠各自同時執行指令。每一個線程有本身獨立的棧，可是與進程內的其餘線程共享內存。
對某些程序來講，其中有一個線程是特殊的，例如用戶界面程序有一個 UI 線程，控制檯程序有一個 main 線程。

每一個 .NET 程序都有一個線程池，線程池維護着必定數量的工做線程，這些線程等待着執行分配下來的任務。線程池能夠隨時監測線程的數量。配置線程池的參數多達幾十個，可是建議採用默認設置，線程池的默認設置是通過仔細調整的，適用於絕大多數現實中的應用場景。

併發編程的設計原理

大多數併發編程技術有一個相似點：它們本質上都是函數式（functional）的。函數式編程理念是併發編程的本質。