《C#并发编程经典实例》学习笔记-第一章并发编程概述

并发编程的术语

• 并发
  同时作多件事情
• 多线程
  并发的一种形式，它采用多个线程来执行程序。
  多线程是并发的一种形式，但不是惟一的形式。
• 并行处理
  把正在执行的大量的任务分割成小块，分配给多个同时运行的线程。
  并行处理是多线程的一种，而多线程是并发的一种。
• 异步编程
  并发的一种形式，它采用future模式或回调（callback）机制，以免产生没必要要的线程。
  一个 future（或 promise）类型表明一些即将完成的操做。在 .NET 中，新版 future 类型有 Task 和 Task 。在老式异步编程 API 中，采用回调或事件（event），而不是future。 异步编程的核心理念是异步操做（asynchronous operation）：启动了的操做将会在一段时间后完成。这个操做正在执行时，不会阻塞原来的线程。启动了这个操做的线程，能够继续执行其余任务。当操做完成时，会通知它的 future，或者调用回调函数，以便让程序知道操做已经结束。
• 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作出响应。
  响应式编程的核心理念是异步事件（asynchronous event）：异步事件能够没有一个实际的“开始”，能够在任什么时候间发生，而且能够发生屡次，例如用户输入。
  若是把一个程序看做一个大型的状态机，则该程序的行为即可视为它对一系列事件作出响应，即每换一个事件，它就更新一次本身的状态。

异步编程的两个好处

1. 对于面向终端用户的 GUI 程序：异步编程提升了响应能力。面对在运行时被临时锁定界面的程序，异步编程可使程序在此时仍能流畅的响应用户的输入。譬如：WPF界面，执行一个须要等待的操做时，仍能够点击输入框进行填写，而不会出现卡顿，没法点击的状况或者对页面没法进行拖拽。
2. 对于服务器端应用：异步编程实现了可扩展性。服务器应用能够利用线程池知足其可扩展性，使用异步编程后，可扩展性一般能够提升一个数量级。即提升服务器端应用的TPS（Transactions Per Second）和 QPS （Queries Per Second）

并行的两种形式

并行编程的使用场景：须要执行大量的计算任务，而且这些任务能分割成相互独立的任务块儿

并行的形式有两种：数据并行（data parallelism）和任务并行（task parallelim）。

数据并行（data parallelism）：有大量的数据须要处理，而且每一块数据的处理过程基本上是彼此独立的。

任务并行（task parallelim）：须要执行大量任务，而且每一个任务的执行过程基本上是彼此独立的。任务并行能够是动态的，若是一个任务的执行结果会产生额外的任务，这些新增的任务也能够加入任务池。

实现数据并行的方法

• Parallel.ForEach
• PLINQ（Parallel LINQ）

每一个任务块要尽量的互相独立。 只要任务块是互相独立的，并行性就能作到最大化。一旦你在多个线程中共享状态，就必须以同步方式访问这些状态，那样程序的并行性就变差了。

数据并行重点在处理数据，任务并行则关注执行任务。

实现任务并行的方法

• Parallel.Invoke
• Task.Wait

一般状况下，不必关心线程池处理任务的具体作法。数据并行和任务并行都使用动态调整的分割器，把任务分割后分配给工做线程。线程池在须要的时候会增长线程数量。线程池线程使用工做窃取队列（work-stealing queue）。

响应式编程Rx学习难度较大

使用场景：处理的事件中带有参数，最好采用响应式编程
响应式编程的核心概念是：可观察的流（observable stream）
响应式编程的最终代码很是像 LINQ，能够认为它就是“LINQ to events”，它采用“推送”模式，事件到达后就自行穿过查询。

TPL数据流

异步编程和并行编程这两种技术结合起来就是TPL数据流
数据流网格的基本组成单元是数据流块（dataflow block）。

Rx 和 TPL有不少相同点。
网格和流都有“数据项”这一律念，数据项从网格或流的中间穿过。还有，网格和流都有“正常完成”（表示没有更多数据须要接收时发出的通知）和“不正常完成”（在处理数据中发生错误时发出的通知）这两个概念。可是，Rx 和 TPL 数据流的性能并不相同。

当须要执行须要计时的任务，最佳选择是Rx的 可观察流 observable 对象
当须要进行并行处理，最佳选择是 TPL数据流块

线程和线程池

线程是一个独立的运行单元，每一个进程内部有多个线程，每一个线程能够各自同时执行指令。每一个线程有本身独立的栈，可是与进程内的其余线程共享内存。
对某些程序来讲，其中有一个线程是特殊的，例如用户界面程序有一个 UI 线程，控制台程序有一个 main 线程。

每一个 .NET 程序都有一个线程池，线程池维护着必定数量的工做线程，这些线程等待着执行分配下来的任务。线程池能够随时监测线程的数量。配置线程池的参数多达几十个，可是建议采用默认设置，线程池的默认设置是通过仔细调整的，适用于绝大多数现实中的应用场景。

并发编程的设计原理

大多数并发编程技术有一个相似点：它们本质上都是函数式（functional）的。函数式编程理念是并发编程的本质。