QCon北京「鸿蒙专场」火热来袭!即刻报名,与创新同行~ 了解详情
写点什么

.NET 4.5 中任务并行类库的改进

  • 2011-12-08
  • 本文字数:1734 字

    阅读完需:约 6 分钟

微软正在努力改进.NET 4.5 中应用程序的性能,特别是使用任务并行类库(Task Parallel Library)的那些应用。接下来我会带你预览将要完成的改进内容:

Task, Task

.NET 并行编程 API 的核心是 Task 对象。对于这样重要的类,微软想法设法保证它要尽可能小。Task 的大多数属性都没有保存在类本身之中,而是保存在另一个名为 ContingentProperties 的对象中。这个二级对象会在程序需要的时候才创建,这样就会降低大多数一般情况下的内存占用。

.NET 4.0 发布的时候,最常见的情形是分支合并(fork-join)样式的编程,就像我们在 Parallel.ForEach 和 Parallel LINQ 中看到的那样。然而,有了.NET 4.5 和其中引入的异步机制,顺序样式的编程就取而代之,占据主导地位。微软非常确信这会是主要的方式,因此他们把 ContinuationObject 移动到 Task 中,把其他字段移动到 ContingentProperties 中。这使得顺序结构的代码运行更快,而 Task 对象的规模更小。

Task 也避免了一些不需要的等待。它最初拥有四个属性,但是 Joseph E. Hoag 解释说

由于我们进行了一些很聪明的结构调整,结果只有 m_result 字段才是真正必要的。通过对已经存在于基本的 Task 类中的字段重新利用,我们可以废弃 m_valueSelector 和 m_futureState 字段,而存储在 m_resultWasSet 中的信息可以存储在基本类型的上述状态标识中。

结果创建 Task所需的时间会减少 49-55%,对象的大小会减少 52%。

Task.WaitAll, Task.WaitAny

试想一下,我们需要同时等待十亿个任务。在一台 x64 的计算机上,这会导致 12,000,000 比特的负载,这还没有计算任务本身。如果使用.NET 4.5,负载会降到仅仅 64 比特。同时 WaitAny 的负载也会从 23,200,000 比特降到 152 比特。

之所以出现如此戏剧化的效果,是因为微软改变了使用核心同步基元(kernel synchronization primitives)的方式。在之前的版本中,每个任务都需要一个基元(primitive )。现在已经大大减少,每个等待操作只需要一个基元,与操作中的任务数量无关。

ConcurrentDictionary

在.NET 中,只有引用类型和很小的值类型才能够以原子的方式赋值。较大的值类型——像 Guid——则无法以原子的方式读写。在.NET 4.0 中,为了解决这个问题,ConcurrentDictionary 会使用 node 对象,每次与键值关联的值发生改变的时候,都会重新创建这个对象。在.NET 4.5 中,只有在无法以原子的方式对值进行写操作的时候,才会创建新的 node 对象。

另一项改变是我们可以动态地创建锁。 Igor Ostrovsky 写到

在实践中,为了达到最大吞吐量,往往需要大量锁。另一方面,我们又不希望分配太多锁对象,特别是在 ConcurrentDictionary 最后只存储了很少项目的时候。

想要提升性能,就要减少内存分配

Joseph 写到:

在我们的评测结果中你可以看到,在测试中分配的内存数量和完成测试所需的时间之间有直接关系。当我们单独查看的时候,内存分配并不是非常昂贵。但是,当内存系统只是偶尔清理不使用的内存时,问题就出现了,并且问题出现的频率和要分配的内存数量成正比。因此,你分配越多的内存,对内存进行垃圾回收的频率就越频繁,你的代码性能就会变得越差。

想要降低内存使用,一种方式就是避免使用闭包(closure)。不要在匿名的函数中捕获局部变量,我们可以把它传递给 Task 的构造函数,作为它的“状态(state)对象”。从.NET 4.5 开始,Task.ContinueWith 也会支持状态对象。

另一种减少内存使用的技术是缓存经常使用的任务。例如,假设一个函数会接受一个数组作为参数,并返回 Task。因为对于空数组结果总会是一样的,所以缓存代表空数组的 Task 就很合理。

下一个技巧是避免让任务不必要地“膨胀”。当某些代码触发了创建 ContingentProperties 的操作,Task 对象就会膨胀。最经常出现的原因包括:

  • 创建的任务带有 CancellationToken
  • 任务是从非默认的 ExecutionContext 创建的
  • Task 作为父 Task 参与到“结构化并行机制(structured parallelism)”中
  • Task 以 Faulted 状态结束
  • Task 通过 ((IAsyncResult)Task).AsyncWaitHandle.Wait() 处于等待状态

大家还要记住,任务膨胀并不一定是坏事。它只是需要注意的问题,这样我们就不会做不需要的事情,像传入从来不会用到的 CancellationToken 等。

查看英文原文: Task Parallel Library Improvements in .NET 4.5

2011-12-08 01:043355
用户头像

发布了 340 篇内容, 共 134.3 次阅读, 收获喜欢 13 次。

关注

评论

发布
暂无评论
发现更多内容

Java | HashMap和哈希表数据结构

陌上

Java 编程 10月月更

Apache Linkis 介绍

一道圣光

计算中间件 大数据 开源 数据计算 10月月更

“程”风破浪的开发者|一起来看看北大才女刘媛媛珍藏已久的学习方法吧!一定要点进来

跟着飞哥学编程

学习方法 “程”风破浪的开发者

信用卡监管精细化,强化用户风险防范意识并驱动银行规范管理

易观分析

银行 信用卡

滴滴Java后台3面题目:网络+内存溢出+各种锁+高性能+消息队列

小小怪下士

Java spring 面试 JVM

js进阶手写常见函数

hellocoder2029

JavaScript

Java | Map集合两种遍历方式

陌上

Java 编程 10月月更

JavaScript刷LeetCode拿offer-链表篇

Geek_07a724

JavaScript LeetCode

企业上云选择哪家好?需要考虑哪些因素?

行云管家

公有云 企业上云 云厂商

uniapp 提示 打包时未添加 push模块

源字节1号

软件开发 前端开发 后端开发 小程序开发

0元上新丨PostgreSQL零基础开发指南+223页学习资料

博文视点Broadview

新闻贴 | KaiwuDB 受邀亮相中国 1024 程序员节

KaiwuDB

华为开发者大会 2022即将举办 HarmonyOS开发者用“代码”创造无限可能

极客天地

MobLink for Flutter

MobTech袤博科技

flutter ios android

排障最后一公里,“融合”型的日志平台应该如何建设?

嘉为蓝鲸

运维 监控 日志 可观测性 告警

JavaScript模板字符串与es6中let的用法

何极光

ES6 let 模板字符串 10月月更

嵌入式 Linux 入门 环境篇(二、安装虚拟机 — 体验 Ubuntu 22.04)

矜辰所致

Ubuntu20.04 嵌入式Linux 10月月更

开源代码安全 | 微软是如何应对开源代码安全问题的?

龙智—DevSecOps解决方案

开源 开源代码

js异步编程的三种模式

hellocoder2029

JavaScript

前端工程师leetcode算法面试必备-二叉树的构造和遍历

js2030code

JavaScript LeetCode

前端工程师leetcode算法面试必备-二叉树深度广度遍历

js2030code

JavaScript LeetCode

半导体初创公司如何加速成功?

龙智—DevSecOps解决方案

IP IP管理

实用的正则表达式知识【建议收藏】

何极光

正则表达式 10月月更 RegExp

JavaScript刷LeetCode拿offer-二叉树层序遍历篇

Geek_07a724

JavaScript LeetCode

Java | Map集合的子类

陌上

Java 编程 10月月更

SAP | 在ABAP中如何使用方法

暮春零贰

SAP 方法调用 10月月更

JavaScript刷LeetCode拿offer-经典高频40题

Geek_07a724

JavaScript LeetCode

前端工程师leetcode算法面试必备-简单的二叉树

js2030code

JavaScript LeetCode

服务器故障用什么软件解决好?大家有推荐的吗?

行云管家

高可用 服务器 ha

ITSM | 对话龙智资深技术顾问,探讨ITSM实践如何从过去转向未来

龙智—DevSecOps解决方案

ITSM ITSM解决方案

js对象和原型、原型链的关系

hellocoder2029

JavaScript

.NET 4.5中任务并行类库的改进_.NET_Jonathan Allen_InfoQ精选文章