[.NET] 執行序同步慣用Pattern心得 - I

MSDN說:

需要使用者互動的軟體必須儘快回應使用者的活動，以便提供豐富的使用者經驗。不過，同時它也必須執行需要的計算以儘快提供使用者資料。

在個人目前的工作領域，使用者體驗並非放在第一(甚至是最後一名)，大部分時間都花在Coding工作處理常式（Routines），主要實現概念為狀態機(State-Machine)與多工處理(Multi-Task)，在Main Thread執行

常式內的多工工作是純粹的商業邏輯，少有牽涉I/O存取，處理頻率穩定近乎週期性，但來源資訊難免要透過外部裝置取得，如網路介面、PCI裝置、使用者輸入...等，幾乎是慢速、頻率較低的資料源，為了避免影響Main Thread的多工輪詢，此時就可考慮用其他Thread分擔低速工作。

整理三個與狀態機搭配的常用分緒招，共通點是在Main Thread輪詢某資料狀態，該輪詢函式必須不能阻塞（Blocking）住Main Thread，否則會影響到其他多工作業

（沒實測過這些方法的具體效能，比較在乎應用上的設計模式（Pattern）是否容易嵌入既有架構）

• Task
• 發動：
• 將要執行的Method裝載到Task物件中後，呼喚Start（）開始執行緒作業
• 也可以利用工廠模式，呼叫共用方法Task.Run（）開始執行緒作業，同步狀態透過傳回的Task實例來操作
• 同步：
• Worker Thread輪詢Task.IsComplete至狀態為True
• 心得：
• Task封裝了Thread與若干執行緒同步元件（如Mutex），因此包含了執行緒操作與同步操作
• 據說是在執行緒池內作業（待確認
• ThreadPool
• 發動：
• 將要執行的Method透過QueueUserWorkItem傳入執行緒池
• 同步：
• 無法得知方法最終被放到哪個具體執行緒，也沒封裝同步操作方法，所以必須在Method裡自行設計同步物件來辨識是否方法執行完成
• 個人慣用Concurrent執行緒安全元件，如ConcurrentQueue、ConcurrentDictionary傳遞資訊到Worker Thread
• Worker Thread輪詢Concurrent元件
• 心得：
• 最簡單易用赤裸的異步編成模式，不含任何同步方法的純粹執行緒池操作最？似乎懂了些什麼了？
• MulticastDelegate
• 發動：
• 將要執行的Method裝載到Delegate中
• 呼叫該Delegate的BeginInvoke（），必須帶入回呼方法（Callback）
• 必須呼叫EndInvoke（）作為確認該執行緒執行完成的辨識？
• 同步：
• 輪詢呼叫該Delegate時傳回的IAsyncResult.IsCompleted
• 或是在Main Thread呼叫EndInvoke（）（但是可能阻塞）
• 心得：
• 與Task一樣，封裝了執行緒操作與同步操作，只是設計模式上透過IAsyncResult或EndInvoke達成同步
• 據說是在執行緒池內作業（待確認

class Program
    {


        static void Main(string[] args)
        {
            int state = 0;

            Action __delegate = null; 
            Task __task = null;
            IAsyncResult handle = null;
            ConcurrentQueue exchange = new ConcurrentQueue();

            int outValue = 0;
            //the main state machine
            Program.method();
            while (state != 500)
            {
                switch (state)
                {
                    case 0:
                        // use Task 
                        __task = new Task(new Action(Program.method));
                        __task.Start();
                        state +=10;
                        break;
                    case 10:
                        // wait until task done
                        if (__task.IsCompleted)
                            state +=10;
                        break;
                    case 20:
                        // use thread pool
                        ThreadPool.QueueUserWorkItem((object foo)=>{
                            Program.method();
                            exchange.Enqueue(0); // enqueue some meaningfll result
                        },null);
                        state+=10;
                        break;
                    case 30:
                        //wait until method had been scheduled and executed
                        if (exchange.TryDequeue(out outValue))
                            state +=10;
                        break;
                    case 40:
                        // use delegate/IAsyncResult 
                        __delegate =  new Action(method);
                        handle = __delegate.BeginInvoke((IAsyncResult ar)=> 
                            {
                                method();
                                __delegate.EndInvoke(ar); // you had to call this to release ar
                            },null);
                        break;
                    case 50:
                        // wait until method had been executed
                        if (handle.IsCompleted)
                            state = 500;
                        break;
                    default:
                        break;
                }
                Thread.Sleep(0);// yield to other thread to run
            }//while
        }

        static void method()
        {
            //reflect the current thread
            Console.WriteLine(System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());
        }

    }

後記1：MSDN的異步編程模式概述，對於非同步作業可有概略且完整的認識，其中APM（

Asynchronous Programming Model，就是Delegate/IAyncResult）已經漸漸式微變成不太推薦的Pattern

後記2：在.NET Core（MAC）上實測Delegate.BeginInvoke是會有例外的，原因在此，大致上是被開發小組視為Deprecated方法，未來可能會被幹掉