异步/多线程/任务/并行编程之一:如何选择合适的多线程模型？

异步、多线程、任务、并行编程之一：选择合适的多线程模型

本篇概述：

@FCL4.0中已经存在的线程模型，以及它们之间异同点；

@多线程编程模型的选择。

1：异步、多线程、任务、并行的本质

这四个概念对应在CLR中的本质，本质都是多线程。

异步，简单的讲就是BeginInvoke、EndInvoke模式，它在CLR内部线程池进行管理；

多线程，体现在C#中，可以由类型Thread发起。也可以由ThreadPool发起。前者不受CLR线程池管理，后者则是。FCL团队为了各种编程模型的方便，还另外提供了BackgroundWorker和若干个Timer，基本上它们都是ThreadPool的加强，增加了一些和调用者线程的交互功能；

任务（Task），为FCL4.0新增的功能，在一个称之为任务并行库（TPL）的地方，其实也就是System.Threading.Tasks命名空间下。任务并行库名字取的很玄乎，其实它也是CLR线程池的加强。优化了线程间的调度算法，增加了和调用者线程的交互功能；

并行（Parallel），为FCL4.0新增的功能，也属于TPL。并行在后台使用Task进行管理，说白了，因为Task使用的线程池线程，所以Parallel自然使用的也是线程池线程进行管理，它的本质仅仅是进一步简化了Task。在这里要增进一个对于并行的理解。实际上，多线程天然就是并行的。及时不用任务并行库，用Thread类型新起两个线程，CLR或者说Windows系统也会将这两个线程根据需要安排到两个CPU上去执行。所以，并不是因为多了任务并行库，CLR才支持并行计算，任务并行库只是提供了一组API，使我们能够更好的操纵线程进行并行开发而已。

2：遗憾

Jeffrey Richter大叔说，微软提供了这么多线程模型，是遗憾的，因为这制造了混乱。很多开发者都不知道该选用哪个类型来编写自己的多线程代码。我们对微软总是又爱又恨，它总是不停的更新一些东西，逼迫我们不停的学习。但是也好，进步导致它不会过早死掉，让我们彻底失掉饭碗。
C#刚出来的被人笑，现在它的很多语法特性已经比Java优美。很多时候我们太擅长于嘲笑，以致最后只能哭。顺便说一句，我依然是那么的喜欢JAVA，只是很久没用它而已。

3：现在，该用什么来编写多线程

如果你在FRAMEWORK4.0下编写代码，那么应该按照这个优先级来撰写多线程代码：










优先

次优先

不得以

Parallel（含扩展库PLinq）

Task

ThreadPool（BackgroundWorker，Timer）

异步

Thread

这个表满足了大部分情况下的一个优先级指导，但在某些情况下会有例外。

3.1：为什么 Parallel和Task优先级一样，而不是优于Task？

Parallel虽然在后台使用Task进行管理，并且它所谓简化了对于Task的操作，但是它有一个重要的特征区别与Task：Parallel会阻滞调用者线程。查看Paralle的成员，有For、ForEach、Invoke方法，它甚至都没提供一个BeginInvoke方法，也很好的暗示了这一点。不过虽然是同步的执行的，Parallel还是会把多个任务分配到多个CPU上去。
Task被用的最多的是Start方法，它不会阻滞主线程。虽然Task也提供了同步的启动线程的方法RunSynchronously，但一般用的不多。

3.2：何时用异步，何时用线程或线程池

这需要从“IO操作的DMA（Direct Memory Access）模式”讲起。通过DMA的数据交换几乎可以不损耗CPU的资源。在硬件部分，硬盘、网卡、声卡、显卡等都有DMA功能。可以简单的认为，当我们的工作线程需要操作I/O资源的时候（如读取一个大文件、读取一个网页、读取Socke包等），我们就需要用异步去做这些事情。异步模式只会在工作开始以及工作结束的时候占用CLR线程池，其它时候由硬盘、网卡等硬件设备来处理具体的工作，这就不会过多占用到CPU空间和时间损耗。

概括而言：

计算密集型工作，直接采用线程；

IO密集型工作，采用异步机制；

当我们不清楚什么工作是I/O密集型的，一个不是很恰当的指导就是：查看FCL类型成员，如果成员提供了类似BeginDosomething方法的，则优先使用它，而不是新起一个线程或丢到线程池。

3.3：线程池的优势

新起线程，会带来很大的开销，这些开销主要集中在：分配线程内核对象、线程环境块、用户模式栈、内核模式栈所需要的内存空间，加载的DLL的DLLMain方法，并传递连接标志，以及线程上下文切换。由于线程如此昂贵，所以对于普通的开发要求来说，线程池就是一个很好的选择。线程池替开发人员管理工作线程，当一项工作完毕的时候，CLR不会销毁这个线程，而是会保留这个线程一段时间，看是否有别的工作需要这个线程。至于何时销毁或新起线程，由CLR决定。

3.4：何时用Thread 
以上的各种线程模型，它们最终都是Thread。 那么什么时候需要Thread直接出场呢？

最重要的使用Thread的理由是，我们需要控制线程的优先级。Thread之上的线程模型都不支持优先级设置。设置一个线程的高优先级可以使它获得更多的CPU时间；

再者，可以控制线程为前台线程。当然，由Thread新起的线程默认就是前台线程。前台线程不随着调用者线程的中断而中断，这使得我们可以用Thread来进行一些关键性的操作。

赞 (0)

相关推荐

  • Android多线程及异步处理问题详细探讨

    1.问题提出 1)为何需要多线程? 2)多线程如何实现? 3)多线程机制的核心是啥? 4)到底有多少种实现方式? 2.问题分析 1)究其为啥需要多线程的本质就是异步处理,直观一点说就是不要让用户感觉到"很卡". eg:你点击按钮下载一首歌,接着该按钮一直处于按下状态,那么用户体验就很差. 2)多线程实现方式implements Runnable 或 extends Thread 3)多线程核心机制是Handler 4)提供如下几种实现方式 --1-–Handler ----------

  • PHP 异步执行方法,模拟多线程的应用分析

    PHP 本身没有多线程的东西,但可以曲线的办法来造就出同样的效果,比如多进程的方式来达到异步调用,只限于命令模式.另外还有一种更简单的方式可用于 Web 程序中,那就是用 fsockopen().fputs() 来请求一个 URL, 而无需等待返回,如果你在那个被请求的页面(URL)中做些事情就相当于异步了.关键代码如下: 复制代码 代码如下: <?php  $fp = fsockopen('localhost',80,&$errno,&$errstr,5);    if(!$fp)

  • Cocos2d-x 3.0多线程异步加载资源实例

    Cocos2d-x从2.x版本到上周刚刚才发布的Cocos2d-x 3.0 Final版,其引擎驱动核心依旧是一个单线程的"死循环",一旦某一帧遇到了"大活儿",比如Size很大的纹理资源加载或网络IO或大量计算,画面将 不可避免出现卡顿以及响应迟缓的现象.从古老的Win32 GUI编程那时起,Guru们就告诉我们:别阻塞主线程(UI线程),让Worker线程去做那些"大活儿"吧. 手机游戏,即便是休闲类的小游戏,往往也涉及大量纹理资源.音视频资

  • android开发教程之handle实现多线程和异步处理

    这次浅谈一下Handler,为什么会出现Handler这个功能特性呢?首先,在之前的基本控件,基本都是在Activity的onCreate(Bundle savedInstanceState)方法中调用和处理的,但是,在有些情况,比如在网络上下载软件等一些需要等待响应时间比较长的操作,如果同样放在Activity的该方法中的话,那么在执行该方法的时候,整个Activity是不可动的,用户只能干等着,这样的用户体验是十分差的,这种处理方式带来的最好结果是等待了一段时间后,得到了想要的结果,不好的情

  • 实现PHP多线程异步请求的3种方法

    在网上看过很多版本的PHP异步请求方法,这里简单总结几个常用方法分享给大家 1.用CURL实现一步请求 CURL扩展是我们在开发过程中最常用的一种方法,他是一个强大的HTTP命令行工具,可以模拟POST/GET等HTTP请求,然后得到和提取数据,显示在"标准输出"(stdout)上面. 示例: 复制代码 代码如下: <?php $cl = curl_init(); $curl_opt = array(CURLOPT_URL, 'http://www.uncletoo.com/de

  • 个人对于异步和多线程的关系的理解分享

    个人的理解是这样的: 1.  异步通信的意思是,当A发送完消息之后,不等待B的回应,继续执行之后的程序.在将来的某个时刻,A再来检查是否收到B的回应. 异步就是彼此独立,在等待某事件的过程中继续做自己的事,不需要等待这一事件完成后再工作. 2. 多线程是程序设计的逻辑层概念,它是进程中并发运行的一段代码.多线程可以实现线程间的切换执行. 3. 异步和同步是相对的,同步就是顺序执行,执行完一个再执行下一个,需要等待.协调运行.线程就是实现异步的一个方式.异步是让调用方法的主线程不需要同步等待另一线

  • 异步/多线程/任务/并行编程之一:如何选择合适的多线程模型？

    异步.多线程.任务.并行编程之一:选择合适的多线程模型 本篇概述: @FCL4.0中已经存在的线程模型,以及它们之间异同点: @多线程编程模型的选择. 1:异步.多线程.任务.并行的本质 这四个概念对应在CLR中的本质,本质都是多线程. 异步,简单的讲就是BeginInvoke.EndInvoke模式,它在CLR内部线程池进行管理: 多线程,体现在C#中,可以由类型Thread发起.也可以由ThreadPool发起.前者不受CLR线程池管理,后者则是.FCL团队为了各种编程模型的方便,还另外提供

  • Python并行编程多线程锁机制Lock与RLock实现线程同步

    Python并行编程多线程锁机制Lock与RLock实现线程同步

    目录 什么是锁机制? Lock() 管理线程 RLock() 与Lock()的区别 什么是锁机制? 要回答这个问题,我们需要知道为什么需要使用锁机制.前面我们谈到一个进程内的多个线程的某些资源是共享的,这也是线程的一大优势,但是也随之带来一个问题,即当两个及两个以上的线程同时访问共享资源时,如果此时没有预设对应的同步机制,就可能带来同一时刻多个线程同时访问同一个共享资源,即出现竞态,多数情况下我们是不希望出现这样的情况的,那么怎么避免呢? Lock() 管理线程 先看一段代码: import t

  • 深入理解Java多线程与并发编程

    一.多线程三大特性 多线程有三大特性:原子性.可见性.有序性. 原子性 (跟数据库的事务特性中的原子性类似,数据库的原子性体现是dml语句执行后需要进行提交): 理解:即一个操作或多个操作,要么全部执行并且执行的过程中不会被任何因素打断,要么都不执行. 一个很经典的例子就是银行账户转账问题: 比如从账户A向账户B转1000元,那么必然包括2个操作:从账户A减去1000元,往账户B加上1000元.这2个操作必须要具备原子性才能保证不出现一些意外的问题. 我们操作数据也是如此,比如i = i+1:其

  • C#并行编程之数据并行Tasks.Parallel类

    C#并行编程之数据并行Tasks.Parallel类

    目录 一.并行概念 1.并行编程 2.数据并行 二.Parallel.Invoke():并行调用多个任务 . 三.Parallel.For(): for 循环的并行运算 四.Parallel.ForEach():foreach 循环的并行运算 五.线程局部变量 1.Parallel.For中定义局部变量: 2.Parallel.Each中定义局部变量: 六.Break.Stop中断与停止线程 七.Cancel取消循环 八.Handel Exceptions异常处理 一.并行概念 1.并行编程 在

  • python中的多cpu并行编程

    目录 多cpu并行编程 安装 使用 submit 函数定义 多核cpu并行计算 多cpu并行编程 python多线程只能算并发,因为它智能使用一个cpu内核 python下pp包支持多cpu并行计算 安装 pip install pp 使用 #-*- coding: UTF-8 -*- import math, sys, time import pp def IsPrime(n): """返回n是否是素数""" if not isinstance

  • OpenMP 共享内存的并行编程框架入门详解

    OpenMP 共享内存的并行编程框架入门详解

    目录 简介 认识 openmp 的简单易用性 C 语言实现 C++ 实现 OpenMP 实现 opnemp 基本原理 积分例子 总结 简介 OpenMP 一个非常易用的共享内存的并行编程框架,它提供了一些非常简单易用的API,让编程人员从复杂的并发编程当中释放出来,专注于具体功能的实现.openmp 主要是通过编译指导语句以及他的动态运行时库实现,在本篇文章当中我们主要介绍 openmp 一些入门的简单指令的使用. 认识 openmp 的简单易用性 比如现在我们有一个任务,启动四个线程打印 he

  • Guava - 并行编程Futures详解

    Guava为Java并行编程Future提供了很多有用扩展,其主要接口为ListenableFuture,并借助于Futures静态扩展. 继承至Future的ListenableFuture,允许我们添加回调函数在线程运算完成时返回值或者方法执行完成立即返回. 对ListenableFuture添加回调函数: Futures.addCallback(ListenableFuture<V>, FutureCallback<V>, Executor) 其中 FutureCallbac

  • 浅谈在Java中使用Callable、Future进行并行编程

    使用Callable.Future进行并行编程 在Java中进行并行编程最常用的方式是继承Thread类或者实现Runnable接口.这两种方式的缺点是在任务完成后无法直接获取执行结果,必须通过共享变量或线程间通信,使用起来很不方便. 从Java1.5开始提供了Callable和Future两个接口,通过使用它们可以在任务执行完毕后得到执行结果. 下面我们来学习下如何使用Callable.Future和FutureTask. Callable接口 Callable接口位于java.util.co

  • C#并行编程之信号量

    C#并行编程之信号量

    一:CountdownEvent 这种采用信号状态的同步基元非常适合在动态的fork,join的场景,它采用“信号计数”的方式,就比如这样,一个麻将桌只能容纳4个人打麻将,如果后来的人也想搓一把碰碰运气,那么他必须等待直到麻将桌上的人走掉一位.好,这就是简单的信号计数机制,从技术角度上来说它是定义了最多能够进入关键代码的线程数. 但是CountdownEvent更牛X之处在于我们可以动态的改变“信号计数”的大小,比如一会儿能够容纳8个线程,一下又4个,一下又10个,这样做有什么好处呢?还是承接上

  • C#并行编程Task类用法介绍

    Task和ThreadPool的功能类似,可以用来创建一些轻量级的并行任务.对于将一个任务放进线程池 ThreadPool.QueueUserWorkItem(A); 这段代码用Task来实现的话,方式如下: Task.Factory.StartNew(A); 这两端代码的使用和实现的功能都十分相似.但和TheadPool相比,Task有着更多的功能,更加方便我们使用. 假如我们要创建三个任务,并等待它们完成.这个功能用TheadPool实现如下: using (ManualResetEvent

随机推荐