.NET中的线程与异步（笔记）

翻出了之前记录的笔记，基本涵盖了.NET中线程和异步的相关概念。可以提供一个学习的方向。

线程类型

工作者线程
IO线程

线程池

全局队列（QueueUserWorkItem、Timer总是放入全局）
本地队列

工作者线程调度流程

如果本地队列有任务，则调度本地队列
如果本地队列没有任务则去其它工作者线程中调度
如果所有工作者线程本地队列都没有任务则去全局队列取任务调度
如果全局队列也没有任务则睡眠等待
如果睡眠了太长时间则自己醒来销毁自己

从全局队列取到本地队列采用 FIFO 算法
从本地队列取出时，采用 LIFO 算法
子任务、嵌套任务会被分配在线程的局部队列中

线程的开销

上下文切换

数据

AsyncLocal
ThreadLocal
ExecutionContext
SynchronizationContext（抽象的内容，基于ExecutionContext）

参考资料

https://blogs.msdn.microsoft.com/pfxteam/2012/06/15/executioncontext-vs-synchronizationcontext/

http://stackoverflow.com/questions/9562836/whats-the-meaning-of-usetaskfriendlysynchronizationcontext

https://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/gg598924.aspx

Timer

所有的Timer只有一个线程，调度具体任务时使用线程池
避免重复执行，使用Change方法

伪共享

因为不同的内核访问一个内核的cache发生的问题 [StructLayout(LayoutKind.Explicit)] [FieldOffset(64)]

异步模型

APM（异步编程模型）

BeginXXX、EndXXX

HTTP(RFC 2616) 客户端应用程序到一个服务器的并发连接数不应超过2个。
FCL强制了这个规则，除非重新指定"ServicePointManager.DefaultConnectionLimit"

FileStream

指定 FileOptions.Asynchronous 尽量使用 BeginRead，否则尽量使用Read
章节：27.8.8

异步编程模型

线程同步

类库和线程安全

FCL法则
静态方法保证线程安全
实例方法不保证

基元用户模式和内核模式

用户模式

在硬件中发生
线程将一直在cpu上运行，称作“活锁”

内核模式

在操作系统中发生
windows会堵塞线程使它不再浪费cpu时间
线程将一直堵塞，称作“死锁”

windows操作系统检测不到一个线程在一个基元用户模式中构造上堵塞了。所以线程池不会创建一个新的线程来替换这种临时堵塞。

活锁浪费cpu时间和内存，死锁只浪费内存同时使用称作：混合模式构造

用户模式构造

易失构造

它包含一个简单的数据类型的变量上执行原子性的读或写操作

互锁构造

它包含一个简单的数据类型的变量上执行原子性的读和写操作

相关FCL类型
1.Interlocked
2.SpinWait
3.SpinLock

内核模式构造

相关FCL类型
WaitHandle
EventWaitHandle
AutoResetEvent
ManualResetEvent
Semaphore
Mutex

混合模式构造

相关FCL类型
ManualResetEventSlim
SemaphoreSlim
CountdownEvent（与SemaphoreSlim相反） Monitor
Barrier（多线程协调）

lock Monitor

Task优势

任务使用的内存比线程少的多，创建和销毁所需的时间也少的多（复用线程）
线程池根据可用CPU数量自动伸缩任务规模
每个任务完成一个阶段后，运行的任务线程回到线程池，以便在那里接受新任务
线程池是站在整个进程的高度观察任务，所以，它能更好的调度这些任务，减少进程中的线程数，并减少上下文切换