函数式编程与协调数据结构

阅读数:1061 2009 年 3 月 22 日

话题:.NET语言 & 开发架构

协调数据结构(Coordination Data Structures,CDS)是在.NET 4.0 中包含的一套线程安全对象,其中大部分是集合类型。在沉寂了 6 个月之后,这些内容终于有了重大的更新。其中最明显的部分莫过于引入了函数式编程技术,从而减少了设计模式的使用。

一个新类型是 ConcurrentLinkedList,它使用一个 predicate 函数,并配合 TryInsertBetween 方法以线程安全的方式插入节点。这个 predicate 函数会被对象本身多次调用,用于确定合适的插入位置。这样,即使在单线程的情况下,它使用起来也比普通的 LinkedList 要方便一些。

另一使用函数式技巧的地方是 SpinWait 对象。开发人员可以向 SpinWait.SpinUntil 方法传递一个 predicate 函数,而不是一遍又一遍地手动调用 SpinOnce 方法。

下一个则是新类型:ConcurrentBag。这好比是一个对多线程进行附载均衡的队列集合。普通情况下,每个线程只对其自己的队列进行读写。不过在队列为空时,它就会从其它线程的队列中“窃取”一些元素。这意味着在大多数情况下,线程之间不会出现资源竞争,但是每个线程在所有工作完成之前依然会“全力以赴”。ConcurrentBag 并非 ConcurrentQueue 的替代品,后者依然是单生产者 / 单消费者场景下更好的选择。

WriteOnce 类已被移除——这个功能似乎并不怎么有用,它只是在 setter 被访问多次的情况下抛出异常而已。相比之下 Lazy 和 LazyVariable 类型更为有用一些,因此它们被保留了下来。这两者都体现了延迟初始化的特性(因此又被称为 futures)。前者是一个类,而后者则是一个轻量的,但并非“绝对”线程安全的结构。此外,类库中新增了 LazyInitializer,用于处理内存占用(memory footprint)成为问题的情况。还有 ThreadLocal 类,它可以将线程本地资源和 Futures 线程安全地绑定起来。

安全地取消任务而不引发线程取消异常依旧是一个重要的方面。为了改善这个问题,每个可能会带来阻塞的方法都添加了取消的功能。微软目前依然在各处引入任务取消模型,这样可以大大简化类库的开发难度。

更多的信息可参阅微软并行编程博客以及我们之前对 CDS 的关注

查看英文原文:Functional Programming and Coordination Data Structures