說起Golang（后面統(tǒng)稱為Go），就想到他的高并發(fā)特性，在深入一些就是 Goroutine。在大家被它優(yōu)雅的語法和簡潔的代碼實(shí)現(xiàn)的高并發(fā)程序所折服時(shí)，其實(shí)C#/.NET也可以很容易的做到。今天我們來參照Go，來用C#實(shí)現(xiàn)它所采用的的CSP并發(fā)模型。

CSP（Communicating sequential processes）

這東西我一開始以為很簡單，后面差了資料發(fā)現(xiàn)它獨(dú)樹一幟，自己是一門語言，也是一套理論。這邊我不深入的對它做過多的見解，我怕耽誤大家=_=，大家可以看看wiki。

wiki：https://en.wikipedia.org/wiki/Communicating_sequential_processes

我們從Go的角度對它進(jìn)行一些分析，摘抄一段概要：

“用于描述兩個(gè)獨(dú)立的并發(fā)實(shí)體通過共享的通訊 channel(管道)進(jìn)行通信的并發(fā)模型。 CSP中channel是第一類對象，它不關(guān)注發(fā)送消息的實(shí)體，而關(guān)注與發(fā)送消息時(shí)使用的channel。”

好了，單獨(dú)寫出 CSP 是為了讓大家了解這是一套獨(dú)立于語言的東西，大家有興趣可以查看wiki和搜索一些其它資料。

在Go中的CSP

Channel（通道）

Goroutine（不知道怎么翻譯，大家可以理解成一個(gè)“工作者”，不是工作者線程。本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)了協(xié)程。）

協(xié)程（提升并發(fā)的利器）

大家都很明白線程能做什么，但協(xié)程是個(gè)什么東西？比起線程又如何呢？

線程

我們重新思考一些東西。

CPU：核心、超線程

OS：線程

編程語言：線程池

這邊不做細(xì)講，只是大概點(diǎn)到一下。

我們所做的任何計(jì)算都要經(jīng)由CPU計(jì)算，而CPU的核數(shù)直接決定了我們能給CPU執(zhí)行幾件事情。

我們現(xiàn)在所常用的OS內(nèi)部都有一個(gè)輪詢，用時(shí)間片的形式來分配任何輪流使用CPU執(zhí)行計(jì)算，線程就是這些任務(wù)的載體。

這塊的概念非常龐大（還有牽扯到，什么是并發(fā)，什么事并行），本文的重點(diǎn)不是這些，大家有興趣后面可以單獨(dú)開一篇文章來解釋這塊的內(nèi)容。

回歸本文，現(xiàn)在我們知道線程是操作系統(tǒng)級別用來共享CPU的一種技術(shù)實(shí)現(xiàn)，多線程編程早在各大語言遍地開花，被用的惟妙惟肖，百花齊放。

那么為什么需要協(xié)程呢？

線程的開銷

這塊又是一個(gè)大知識點(diǎn)，這邊也不多做介紹。

大家只要明白，線程并不是廉價(jià)的，一個(gè)線程的創(chuàng)立有至少兩點(diǎn)的開銷

• 內(nèi)存
• 調(diào)度器壓力（線程上下文切換等）

線程是可以持有邏輯數(shù)據(jù)的（比如，HttpContext.Current，等對象）所以必定是占用內(nèi)存的（至于占用了多少內(nèi)存不同的語言和OS不一樣）

如果一個(gè)CPU是4核的，同時(shí)就只能處理4件任務(wù)，一個(gè)OS的線程越多他們輪訓(xùn)一整圈所耗的時(shí)間就更長。而每次調(diào)度線程時(shí)都需要復(fù)制當(dāng)前線程上下文的狀態(tài)，再去讀取準(zhǔn)備調(diào)度線程上下文的狀態(tài)。

這邊可以看到最后一點(diǎn)，有時(shí)候多線程反而會比單線程更加的慢，所以多線程提升性能本質(zhì)上其實(shí)是假的。多線程并不會提升程序性能。

我知道這邊肯定有人會心存疑問，絕大數(shù)的人都說用多線程來提升性能，為什么這邊說多線程會比單線程慢？

我們這邊想一下：PHP 和 NodeJS，PHP默認(rèn)不支持多線程，NodeJS采用單線程事件輪詢，他們的效率比擁有多線程的語言低嗎？并不會。

多線程之所以快是因?yàn)樽鞅?，別人一個(gè)人干的事情你叫兩個(gè)人去干當(dāng)然會比單線程快。這也有非常大的限制，多線程所執(zhí)行的東西盡可能避免共享，不然你的效率還是可能不如單線程。

這邊說的有點(diǎn)跑題，這塊的內(nèi)容實(shí)在太大，大家只要知道，線程即使不昂貴也絕不廉價(jià)。

針對這個(gè)問題，各大語言都推出了一個(gè)叫做線程池的技術(shù)，我申請一批線程，持有他，等到有任務(wù)的時(shí)候直接使用，這樣我就不會頻繁的創(chuàng)建和銷毀線程了。這樣大大提升了效率。

在.NET中，很早就提倡任何需要線程的時(shí)刻都使用 ThreadPool。

ps:現(xiàn)在覺大多數(shù)（我還沒見過）的語言（runtime）中，線程與操作系統(tǒng)的線程是一一對應(yīng)的。

回歸協(xié)程

協(xié)程與線程是多對一的關(guān)系，有多個(gè)協(xié)程會對應(yīng)到一根線程上。跟線程和CPU是一樣的關(guān)系。

線程是為了共享CPU，而協(xié)程是為了共享線程。

協(xié)程是應(yīng)用層面的自有“線程”實(shí)現(xiàn)。也就是說在不改變OS的線程邏輯下，自己構(gòu)建了一套 “線程”系統(tǒng)。

為什么不直接改動OS的線程，讓其更輕？我個(gè)人覺得 1是歷史兼容性問題，2是必要性問題，線程是一個(gè)很好的抽象邏輯。實(shí)現(xiàn)協(xié)程完全可以通過線程來完成。

協(xié)程的目的

我們來思考一個(gè)場景

抓取百度、google、bing的html。

多線程的做法是

啟動三個(gè)線程，分別對百度、google、bing發(fā)起HTTP GET請求。這時(shí)候使用了三個(gè)線程。

協(xié)程的做法是（極端）

啟動一個(gè)線程對百度發(fā)起HTTP GET請求，將任務(wù)放入隊(duì)列，在對google發(fā)起HTTP GET請求，將任務(wù)放入隊(duì)列，在對bingHTTP GET請求將任務(wù)放入隊(duì)列。

這時(shí)候只需要使用一個(gè)線程（極端情況下，其實(shí)大多數(shù)實(shí)現(xiàn)來說至少需要兩個(gè)線程，因?yàn)樾枰幸粋€(gè)后臺線程去監(jiān)聽任務(wù)隊(duì)列，當(dāng)任務(wù)完成后再分配一個(gè)可用線程去處理下面的邏輯）

為什么說極端情況下？因?yàn)閰f(xié)程有時(shí)候也可能會與線程一一對應(yīng)，比如你的CPU有8個(gè)核心，同時(shí)跑4個(gè)協(xié)程也有可能會分配4根線程單獨(dú)去處理這4個(gè)任務(wù)，這主要取決于調(diào)度算法。

總結(jié)：協(xié)程是為了提升線程利用率，減少線程的無用功（大多數(shù)是IO堵塞），協(xié)程也更適合IO密集型的場景。

C#中的協(xié)程

可以看到，3個(gè)任務(wù)是異步執(zhí)行的，但都由線程4來處理，也就是說三個(gè)異步任務(wù)只用了一根線程。

C#中的CSP

講了這么大篇幅的協(xié)程，終于回歸了今天的主題。

其實(shí)單單實(shí)現(xiàn)CSP來說根本不用理清線程和協(xié)程。但今天主要對比的是Go中的CSP，所以如果沒有協(xié)程基本是沒有意義的。

C#如何對應(yīng)，CSP中最重要的Channel呢？

答案就是：BlockingCollection<T>

我們來看一個(gè)例子

抓取一批網(wǎng)站并輸出網(wǎng)站的title

發(fā)起 HTTP GET 請求 和分析Title的代碼邏輯如下：

主程序的代碼如下：

執(zhí)行邏輯

• 啟用一個(gè)生產(chǎn)者協(xié)程來根據(jù)url生產(chǎn)對應(yīng)的html、同時(shí)使用主線程消費(fèi)隊(duì)列內(nèi)的內(nèi)容（異步）
• 每個(gè)url單獨(dú)起一個(gè)協(xié)程來發(fā)起HTTP GET請求
• 生產(chǎn)者協(xié)程等待所有url的html全部加載完成
• 標(biāo)志隊(duì)列完成
• 主線程退出

執(zhí)行結(jié)果如下：

Go協(xié)程與.NET協(xié)程的區(qū)別？

去除實(shí)現(xiàn)上的一些邏輯，本質(zhì)上沒太多區(qū)別。

但Go有一個(gè)天生優(yōu)勢就是它是新時(shí)代的語言，拋棄了線程。也就是說Go層面沒有線程的東西，它只有協(xié)程。

但.NET中線程已經(jīng)擁有了好多年，大量的類庫、驅(qū)動使用線程來完成。

所以你在上一層就算使用了協(xié)程，執(zhí)行到底部不一定只有一根線程來完成，底部可以自己創(chuàng)建線程來運(yùn)行邏輯，今天篇幅關(guān)系不做過多說明。后面我們在介紹這塊的內(nèi)容。

寫在最后

最后總結(jié)一個(gè)要點(diǎn)，多線程、協(xié)程并不能提升性能，它們所達(dá)到的目的只是提高CPU利用率。

今天本來想詳細(xì)寫B(tài)lockingCollection<T>的使用說明，但協(xié)程等概念占了大量的篇幅，后面我們再來詳細(xì)介紹.NET中的異步編程。

以上就是C#代替go采用的CSP并發(fā)模型實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C#實(shí)現(xiàn)go采用CSP并發(fā)模型的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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