在.NET应用程序中进行Erlang风格的并行编程（第1部分）——CCR

作者 Jonathan Allen译者 赵劼

【整理】：Ackarlix

发布于 2008年12月22日 上午6时37分

 

Erlang能够用来编写高度可伸缩的并行应用程序，其中经常会出现数以百万计的轻量级组件，这种类似于线程的组件被称之为actor。不幸的是，这往往需要您使用Erlang这种相对神秘的编程语言重写所有代码。不过我们也有其他选择，例如使用名不见经传的CCR平台来进行开发，该平台由.NET机器人部门开发。

作为一种基于Actor的语言，Erlang通过Actor模型能够实现高度并发性。在这个模型中，最基础的并行单元不是线程或纤程（fiber） ，而是一种更为轻量级的东西。作为Erlang中的“进程”，每个并行单元在一个32位系统中只占用大约1200字节的基础资源。与此相对的是，Windows操作系统中的每个线程默认会在栈上分配1MB空间，此外还需要额外的空间来作为簿记（Bookkeeping）和线程本地存储。由于非常轻量，一个应用程序轻松支持百万计的进程进行并发处理。

在任一时刻，大部分的进程处于空闲状态。当一个进程接受到了一条消息，运行平台将为其分配一个线程来应答这条消息。一条应答可能会创建一个新的进程，向其他进程发送消息，或者改变自身状态。一旦消息被处理之后，这个进程将会死亡，或者继续等待下一条消息。

消息处理系统实现了高端的并行性和高性能。每条消息都为异步发送，使得进程之间相互高度独立。平台能够通过消息来得知应该唤醒哪个进程。由于每个进程都能被任意的线程来处理，因此就可以大大减少耗费相对昂贵的上下文切换操作。

.NET中使用CCR，也就是Coordination Currency Runtime作为Erlang模型的回应。CCR原本面向机器人平台，正在设法扩展更广阔的市场。Siemens Automation的一个开发人员只花了几年时间就将CCR集成进他们目前的Blackboard代码库。Blackboard是一个使用AI代理和传送带将信件以10米每秒的速度进行分发的系统，包含数百万行遗留代码。Tyco是个负责从小商店到白宫的各种事情的安全公司，也在数周内与CCR进行了集成。这些并非是推销性质的案例，Siemens和Tyco没有借助微软的帮助就完成了大量的工作。

CCR的核心是一个名为“端口（port）”的API级别的概念。有别于以往调用类方法的方式，开发人员使用向端口发送消息来执行操作。附加在端口上的调控器会读取消息，如果它们符合特定的标准，就会将消息成批地交给任务进行处理。任务会被放进分发队列中，稍后就会被线程池执行。

调控器形成了调度单元的基础。它们可以只是个简单地单个端口的接收器，或多个端口的联合/选择接收器。如果需要更复杂的逻辑，它们甚至可以进行各种组合。不过它们的最终目的只有一个，那就是在收到数据时唤醒并执行一系列代码。

CCR的真正威力来自C#的迭代器语法“yield return”。Yield return是一种延续的方式，它不会挂起一个真正的线程，而实现暂停线程执行并在以后唤醒的效果。这个特性一般用于迭代，不过结合了CCR就能扩展为任意类型的异步操作。这样做的最大好处是不需要大规模修改您的现有代码。

2008 PDC中的这段示例代码展示了如何使用端口来发起一个异步调用。与阻塞方式，或者在异步调用模式中使用显式回调函数的方式不同，我们只要简单的通过yield return语句来跳出函数即可。当获得数据，同时有空余线程时，函数就会“毫不知情”地从下一行代码开始继续执行。

fs.BeginRead(buffer, 0, buffer.Length, arPort.Post, null);
// yield until stream posts IAsyncResult on the CCR port
yield return arPort.Receive();
// extract result, it must be in the port
var ar = (IAsyncResult)arPort.Test();
int read = fs.EndRead(ar);

CCR有望被包含在.NET 4.0/Visual Studio 2010中。

查看英文原文：Erlang Style Concurrency for .NET Applications Part 1 - CCR