C# - Многопоточность и асинхронность

Page / - Изменено Alexandr Fokin в 2020/02/16 21:35

Многопоточность и асинхронность

Изменено Alexandr Fokin

в 2020/02/16 21:35

Оглавление

Инструменты работы с многопоточностью.

Понятие критической секции.
Некоторый блок кода, в котором работа несколько поток ограничевается или управляетя некоторым образом. Например в критической секции разрешена работа только одного потока, остальные потоки будут ожидать.

Понятие токена. (Поток проверяет токен, если токен свободен - забирает себе, иначе ожидает. В конце секции поток освобождает токен)

Monitor.Enter, Monitor.Exit, lock
Это самые часто используемые конструкции для синхронизации потоков. Реализуют идею критической секции: то есть код, написанный между вызовами Monitor.Enter, Monitor.Exit на одном ресурсе может быть выполнен в один момент времени лишь одним потоком. Оператор lock является синтаксическим сахаром вокруг вызовов Enter/Exit обернутых в try-finally. Приятной особенностью реализации критической секции в .NET является возможность повторного входа в нее для одного и того же потока.

Mutex нужен для синронизации на уровне ОС. (Может использоваться несколькими приложениями)
Семафоры позволяют ограничить доступ определенным количеством потоков.

ReaderWriterLockSlim
Либо много потоков читает, либо 1 поток пишет

При использовании инструментов важно освобождать освобождать блокировку, даже если в процессе выполнения вылетит exception.
Шаблон:

try
{
LockSection();
//... Action
}
catch {}
finally
{
UnlockSection();
}

Примеры
Запись в один и тот же файл с разных потоков. (В определенный момент времени в файл записывает только 1 поток)
Работа с кешем приложения.

Материалы:

.NET: Инструменты для работы с многопоточностью и асинхронностью. Часть 1

.NET: Инструменты для работы с многопоточностью и асинхронностью. Часть 2

Thread VS Task

Thread Pool (Пул потоков)

Thread - физический поток в приложении
Task - логическая задача, которая может выполниться в потоке из Thread Pool.
Для Task, которые будет выполняться длительное время стоит использовать метку.

Материалы:

Использование тасков в C#

Async/Await

Понятие конктеста выполнения.

Более мягкий подход к асинхронности.
Асинхронный код записывается в синхронном виде (Выглядит последовательно), но при этом в момент выполнения задач, выполняющий поток не простаивает, а освобождается и может выполнять другие задачи.
В случае desctop приложения это позволяет не блокировать UI (зависание основного потока во время выполнения операций).
В случае web приложений, данный подход позволяет обрабатывать больше активных подключений. (Поток обрабатывает запрос, сталкивается с асинхронной операцией, освобождается и может обработать другие входящие запросы. При окончании асинхронной операции тот-же или другой поток продолжит выполнение) Т.е. прирост не в скорости работы, а в пиковой нагрузке по кол-ву соединений, за счет освобождения потоков, ожидающих завершения асинхронных операций. При этом присутсвуют небольшие накладные расходы, связанные с работой Async/Await.

Материалы:

Habr Async/await в C#: концепция, внутреннее устройство, полезные приемы

Metanit Aсинхронное программирование

Habr Асинхронный рассинхрон: антипаттерны в работе с async/await в .NET

Habr Async/await в C#: подводные камни

Habr Async/await и механизм реализации в C# 5.0

Taskcompletionsource

Материалы:

В-чем-смысл-taskcompletionsourcet-и-когда-его-лучше-использовать