《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
  同时做多件事情
• 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，但不是唯一的形式。
• 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，以避免产生不必要的线程。
  一个 future（或 promise）类型代表一些即将完成的操作。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作（asynchronous operation）：启动了的操作将会在一段时间后完成。这个操作正在执行时，不会阻塞原来的线程。启动了这个操作的线程，可以继续执行其他任务。当操作完成时，会通知它的 future，或者调用回调函数，以便让程序知道操作已经结束。
• 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做出响应。
  响应式编程的核心理念是异步事件（asynchronous event）：异步事件可以没有一个实际的“开始”，可以在任何时间发生，并且可以发生多次，例如用户输入。
  如果把一个程序看作一个大型的状态机，则该程序的行为便可视为它对一系列事件做出响应，即每换一个事件，它就更新一次自己的状态。

异步编程的两个好处

1. 对于面向终端用户的 gui 程序：异步编程提高了响应能力。面对在运行时被临时锁定界面的程序，异步编程可以使程序在此时仍能流畅的响应用户的输入。譬如：wpf界面，执行一个需要等待的操作时，仍可以点击输入框进行填写，而不会出现卡顿，无法点击的情况或者对页面无法进行拖拽。
2. 对于服务器端应用：异步编程实现了可扩展性。服务器应用可以利用线程池满足其可扩展性，使用异步编程后，可扩展性通常可以提高一个数量级。即提高服务器端应用的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：需要执行大量的计算任务，并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）：有大量的数据需要处理，并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）：需要执行大量任务，并且每个任务的执行过程基本上是彼此独立的。任务并行可以是动态的，如果一个任务的执行结果会产生额外的任务，这些新增的任务也可以加入任务池。

实现数据并行的方法

• parallel.foreach
• plinq（parallel linq）

每个任务块要尽可能的互相独立。 只要任务块是互相独立的，并行性就能做到最大化。一旦你在多个线程*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

通常情况下，没必要关心线程池处理任务的具体做法。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作线程。线程池在需要的时候会增加线程数量。线程池线程使用工作窃取队列（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非常像 linq，可以认为它就是“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有很多相同点。
网格和流都有“数据项”这一概念，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”（表示没有更多数据需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。但是，rx 和 tpl 数据流的性能并不相同。

当需要执行需要计时的任务，最佳选择是rx的 可观察流 observable 对象
当需要进行并行处理，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，每个进程内部有多个线程，每个线程可以各自同时执行指令。每个线程有自己独立的栈，但是与进程内的其他线程共享内存。
对某些程序来说，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。

每个 .net 程序都有一个线程池，线程池维护着一定数量的工作线程，这些线程等待着执行分配下来的任务。线程池可以随时监测线程的数量。配置线程池的参数多达几十个，但是建议采用默认设置，线程池的默认设置是经过仔细调整的，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类似点：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。