微软缘何认为 VB 与 C# 需要异步语法

  • Jonathan Allen
  • 张龙

2011 年 1 月 5 日

话题:.NETC#语言 & 开发架构

在过去几年间,多线程编程已经成为了一个热门话题。虽然我们长久以来一直都希望能有高速响应的用户界面,但实现这个愿望的工具却迟迟不见踪迹。对于大多数框架(包括.NET 程序员所使用的那些框架)来说,对用户界面的更新仍然局限于单独一个线程,同时,硬件制造商已经转向了多核来代替更快的 CPU。

C# 与 VB 一开始提供了非常简单的并发支持,这是通过对监视器与委托使用 lock/SyncLock 关键字来实现的,异步程序库通过这两个关键字实现异步编程。在随后的几个版本中,我们并没有看到这两种语言在异步领域有任何进展,微软的精力都放在其他领域上了。随着.NET 4.0 的到来,情况有了很大的变化。.NET 4.0 引入了 3 个新的程序库:Task Parallel Library(TPL)、Parallel LINQ 以及 Coordination Data Structures(CDS)。这些程序库构建在增强的语法之上,如 lambda、closure 以及 LINQ,极大简化了多线程开发工作。但这些库也不是十全十美的。Parallel LINQ 看起来没什么问题,而对 TPL 的异步调用依旧充满了坏味道,有时还会出错。

如今的异步模式的一个大问题在于他们组合的不好。每个异步操作都需要通过回调链接到下一个。但回调是无法组合的,每一步都是独立的函数,无法划分到常见的编码结构中,如循环、using 或是 try——catch 块。

结果,大多数开发者实际上并没有使用异步模式。他们转向了并发的多线程,依赖于后台线程和手工同步。但这种方式也存在着问题。由于将线程浪费在了阻塞的 I/O 上,因此你失去了操作系统所提供的性能与可伸缩性的优势,比如说I/O Completion Ports,更不必说调度大量线程给内存带来的压力了。此外,你还可以使用单独一个线程和循环,这意味着每次 I/O 操作都得等到之前的操作完成后才能开始。

也就是说,我们按照这种方式编写代码已经有很长一段时间了,在大多数情况下都没什么问题。通常,计算机都有足够的速度和内存来处理对线程的草率使用,这使得将数据编排到 UI 线程变得不那么困难。那到底有什么变化呢?

有三件事:

首先是基础项目。Async CTP并非凭空出现的,它构建在之前的大量研究与产品项目基础之上。这包括了异步语言AxumTask Parallel Library(TPL)Reactive Extensions(Rx)以及 F# 的异步工作流。当这些工作全部完成后,VB/C# 中的异步语法将成为下一步工作。

其次是参与的人。与很多研究项目会雇佣毕业生不同,Somasegar打造了一个由 5 个天才项目经理所构成的团队,他们负责构建语法,以此证明异步编程可以像同步编程一样简单。这些开发者是 Avner Aharoni、Mads TorgersenStephen Toub、Alex Turner 以及Lucian Wischik,他们都是.NET 领域的名家。没有他们的协作与奉献,CTP 是不可能出现的。

最后是 Silverlight。除了是 Flash 的替代者以外,Silverlight 还是微软移动战略中的重要棋子。除非开发游戏,否则不使用 Silverlight 是没法在 Windows Phone 7 上编写应用的。Sivlerlight 并不支持异步的 I/O 操作。曾尝试将 WPF 代码移植到 Silverlight 上的开发者知道,Sivlerlight 是不支持异步 I/O 操作的。你别无选择,只能使用异步模式。Lucian 在其“Async CTP 简介”一文中阐释了这么做是多么的复杂。

当然了,这可能意味着 C# 与 VB 应该支持异步语法。如果这在 C# 5/VB 11 中真的发生了,那么一旦发现语义不正确就没机会再移除掉了。这需要以牺牲其他特性作为代价,从“编译器即服务(compiler-as-a-service)”到各种细小的特性。

查看英文原文:Why Microsoft Believes that VB and C# Need an Asynchronous Syntax

.NETC#语言 & 开发架构