เหตุใดฉันจึงควรรู้โปรแกรมพร้อมกัน

การเขียนโปรแกรมพร้อมกันนั้นค่อนข้างยากสำหรับฉัน: แม้แต่การดูสไลด์พื้นฐานก็ดูเหมือนจะท้าทายสำหรับฉัน ดูเหมือนเป็นนามธรรม

ประโยชน์ที่ได้รับจากการรู้ถึงแนวคิดการเขียนโปรแกรมพร้อมกันเป็นอย่างไร มันจะช่วยฉันในการเขียนโปรแกรมตามลำดับปกติหรือไม่ ฉันรู้ว่ามีความพึงพอใจในการทำความเข้าใจว่าโปรแกรมของเราทำงานอย่างไร แต่มีอะไรอีกบ้าง

นี่คือแรงบันดาลใจที่ง่ายและรวดเร็ว: หากคุณต้องการโค้ดเพื่อสิ่งใดก็ตามยกเว้นระบบที่เล็กและอ่อนแอที่สุดคุณจะต้องเขียนโค้ดพร้อมกัน

ต้องการเขียนสำหรับคลาวด์หรือไม่ คำนวณอินสแตนซ์ในคลาวด์มีขนาดเล็ก คุณไม่ได้ของใหญ่คุณได้ของเล็ก ๆ ทันใดนั้นเว็บแอปเล็ก ๆ ของคุณก็เป็นแอพพร้อมกัน หากคุณออกแบบมาอย่างดีคุณสามารถโยนเซิร์ฟเวอร์เพิ่มในขณะที่คุณได้ลูกค้า มิฉะนั้นคุณจะต้องเรียนรู้ว่าในขณะที่อินสแตนซ์ของคุณมีค่าเฉลี่ยของภาระที่ตรึงไว้

ตกลงคุณต้องการเขียนแอปเดสก์ท็อปหรือไม่ ทุกอย่างมีซีพียูแบบดูอัลคอร์หรือมากกว่า ยกเว้นเครื่องจักรที่ราคาถูกที่สุด และคนที่มีเครื่องราคาถูกที่สุดอาจจะไม่แยกกันสำหรับซอฟต์แวร์ราคาแพงของคุณใช่ไหม?

บางทีคุณอาจต้องการพัฒนามือถือ เฮ้ iPhone 4S มีซีพียูแบบดูอัลคอร์ ที่เหลือจะไม่ไกลหลัง

วีดีโอเกมส์? Xbox 360 เป็นระบบหลาย CPU และ PS3 ของ Sony เป็นระบบมัลติคอร์

คุณไม่สามารถหลีกเลี่ยงการเขียนโปรแกรมพร้อมกันเว้นแต่คุณกำลังทำงานกับปัญหาเล็ก ๆ ที่เรียบง่าย

อัปเดตในปี 2559 : การทำซ้ำปัจจุบันของ $ 35 Raspberry Pi ถูกสร้างขึ้นรอบ ๆ ระบบ quad-core บนชิปที่ออกแบบมาสำหรับโทรศัพท์มือถือ ความก้าวหน้าอันน่าทึ่งใน AI ได้ถูกสร้างขึ้นบางส่วนเนื่องจากความพร้อมใช้งานของการ์ดกราฟิกคุณภาพสูงเป็นเอนจิ้นการคำนวณแบบขนาน

จากตัวประมวลผล 1970 ถึงประมาณ 2002 เพิ่มความเร็วเป็นสองเท่าในทุก ๆ 18 เดือน ดังนั้นในฐานะโปรแกรมเมอร์สิ่งที่คุณต้องทำคือรอและโปรแกรมของคุณจะทำงานได้เร็วขึ้น ปัญหาคือว่าประมาณ 2002 กฎการเปลี่ยนแปลง ตอนนี้พวกเขาไม่ได้สร้างตัวประมวลผลที่เร็วกว่าที่ใหญ่กว่าพวกเขากำลังสร้างตัวประมวลผลที่ช้ากว่าเล็กลง คอมพิวเตอร์ที่ฉันใช้งานอยู่ในขณะนี้มี 4 คอร์และชิปที่มีมากถึง 8 คอร์ (และ 4 เธรดต่อคอร์) ในไม่ช้าเราก็จะมีชิปที่มีคอร์มากขึ้น

ดังนั้นหากคุณเขียนโปรแกรมที่ไม่ได้เกิดขึ้นพร้อมกันคุณจะพบว่าคุณกำลังใช้ 1 คอร์หรือเธรด แต่ส่วนที่เหลือของ CPU กำลังนั่งอยู่ที่นั่นโดยไม่ทำอะไรเลย ดังนั้นถ้าคุณมี 16 คอร์ 1 จะใช้งานโปรแกรมของคุณและอีก 15 คอร์กำลังนั่งอยู่ที่นั่น!

ปัญหาที่เกิดขึ้นพร้อมกันคือมันไม่ได้กำหนดไว้ ซึ่งก็คือการบอกว่าคุณไม่ทราบว่าสิ่งที่เรียงลำดับกระทู้ที่แตกต่างกันจะทำสิ่งต่าง ๆ โดยปกติแล้วโปรแกรมเมอร์ได้พยายามที่จะแก้ปัญหานี้โดยใช้ล็อคและไม่ชอบ นี้มีนำไปสู่มากของความเจ็บปวด การมีสถานะที่ไม่แน่นอนบางรูปแบบที่มากกว่าหนึ่งเธรดสามารถเข้าถึงได้อย่างอิสระมักจะเป็นสูตรสำหรับความเจ็บปวดและ heisnebugs!

แนวโน้มที่จะเกิดขึ้นก็คือการย้ายไปยังภาษาที่ใช้งานได้ซึ่งควบคุมสถานะที่ไม่แน่นอนได้อย่างแน่นหนา มีวิธีการพื้นฐานสองวิธีที่ภาษาการใช้งานจะจัดการพร้อมกัน ที่แรกก็คือการใช้ข้อความผ่าน Erlang นี้แสดงได้ดีที่สุด ใน Erlang นั้นโดยทั่วไปไม่มีสถานะที่ใช้ร่วมกันระหว่างกระบวนการ พวกเขาสื่อสารไม่ได้ด้วยการแบ่งปันความทรงจำ แต่ผ่านข้อความของฉัน นี่ควรสมเหตุสมผลกับคุณในขณะที่เรากำลังทำอยู่ ฉันกำลังส่งข้อมูลนี้ให้กับคุณโดยส่งข้อความถึงคุณไม่ใช่โดยการจดจำจากสมองของฉัน! โดยการเปลี่ยนไปใช้ข้อความที่ส่งผ่านข้อผิดพลาดการล็อกส่วนใหญ่ก็หายไป นอกจากนี้ข้อความที่สามารถส่งผ่านเครือข่ายเช่นเดียวกับภายในหนึ่งโหนด

วิธีอื่นคือ STM ซึ่งย่อมาจาก Software Transcriptional Memory ซึ่งมีอยู่ใน clojure และ Haskell (และอื่น ๆ ) ในหน่วยความจำ STM มีการแชร์ แต่การเปลี่ยนแปลงสามารถทำได้ผ่านการทำธุรกรรมเท่านั้น ในขณะที่ฐานข้อมูลผู้ใช้ค้นพบสิ่งเหล่านี้ทั้งหมดในปี 1970 มันค่อนข้างง่ายที่จะตรวจสอบให้แน่ใจว่าเราทำให้ถูกต้อง

ที่จริงฉันเข้าใจง่ายกว่าเล็กน้อย Clojure และ Haskell สามารถส่งข้อความได้และ Erlang สามารถทำ STM ได้

ข้อจำกัดความรับผิดชอบฉันเป็นผู้เขียนโปรแกรมเว็บเซอร์วิสร่วมกับ Erlangซึ่งจะเปิดตัวในช่วงต้นของการเปิดตัวในอีกไม่กี่สัปดาห์ข้างหน้า

เนื่องจากการเกิดขึ้นพร้อมกันสามารถระเบิดในหน้าของคุณเมื่อคุณคาดหวังอย่างน้อย ...

กฎข้อแรกของการเขียนโปรแกรมพร้อมกันคือ "มันยาก" กฎข้อที่สองของการเขียนโปรแกรมพร้อมกันคือ "มันคือ. ยาก" .. !!

อย่างจริงจังแม้ว่ามีสองวิธีทั่วไปในการเขียนโปรแกรมพร้อมกันหลายเธรดและการประมวลผลหลายคือ การประมวลผลหลายอย่างเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการทำความเข้าใจเนื่องจากมันหมายถึงการมีหลายอินสแตนซ์ของกระบวนการทำงานเพื่อให้งานสำเร็จ มันค่อนข้างง่ายที่จะทำบนระบบที่ใช้ Unix ผ่านการโทรไปยังทางแยก / เข้าร่วม แต่ไม่ใช่เรื่องง่ายสำหรับระบบ Windows

การทำมัลติเธรดอาจเป็นวิธีที่คนส่วนใหญ่นึกถึงเมื่อพูดถึงการเกิดพร้อมกัน การเริ่มต้นหลายเธรดภายในแอปพลิเคชันไม่ใช่เรื่องยาก แต่มารอยู่ในรายละเอียด คุณต้องประสานการแบ่งปันข้อมูลระหว่างเธรด (โดยปกติจะใช้การล็อก) ซึ่งสามารถนำไปสู่การหยุดชะงักหรือข้อมูลในสถานะที่ไม่ถูกต้อง คุณต้องเข้าใจวิธีการสื่อสารระหว่างเธรดโดยใช้แนวคิดเช่นเซมาฟอร์ตัวแปรตามเงื่อนไข ฯลฯ

ข้อดีทั้งหมดนี้คือเมื่อคุณเข้าใจแล้วคุณจะสามารถใช้ฮาร์ดแวร์พื้นฐานได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น ทุกวันนี้มันเป็นเรื่องปกติสำหรับโปรเซสเซอร์ที่มีหลายคอร์ โดยใช้การเขียนโปรแกรมพร้อมกันคุณสามารถทำให้แกนเหล่านี้ทำงานให้คุณและใบสมัครของคุณจะได้รับการปรับปรุงความเร็ว

ข้อเสียคือคุณต้องเริ่มคิดว่าจะแบ่งแอปพลิเคชันของคุณออกเป็นส่วนเล็ก ๆ ที่สามารถทำงานบนเธรดต่างๆได้อย่างไร นี่มันฟังดูยากกว่าเยอะ ยิ่งไปกว่านั้นการแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นพร้อมกันสูงสามารถทำให้การทดสอบหน่วยเป็นไปอย่างเชื่องช้าเนื่องจากคำสั่งของการดำเนินการนั้นไม่สามารถกำหนดได้

ทุกวันนี้ภาษาส่วนใหญ่มาพร้อมกับนามธรรมที่เป็นนามธรรมพร้อมกันที่สุดเพื่อทำให้ชีวิตง่ายขึ้นเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น. NET 4 มาพร้อมกับTask Parallel Libraryซึ่งทำให้ชีวิตง่ายขึ้นเล็กน้อย ในดินแดน Java พวกเขาได้รับแพ็คเกจConcurrency

เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันมีงานที่น่าสนใจมากที่ต้องทำมัลติโพรเซสเซอร์ โดยทั่วไปฉันต้องทำการร้องขอจำนวนมากไปยังเซิร์ฟเวอร์ที่แยกกันสองสามตัวจัดการกับข้อมูลจำนวนน้อยมาก แต่มีคำขอจำนวนมาก

ทำงานกับ PHP ฉันทำสิ่งที่ล้าสมัยและเวลาที่ดีที่สุดที่ฉันได้รับหลังจากทำงานสองสามชั่วโมงส่งผลให้~ 120 วินาทีในการทดสอบบางอย่าง (คำขอหลายคำขอ + เครือข่ายล่าช้า + ไม่มี async)

แต่นั่นก็ไม่เพียงพอเมื่อเทียบกับสิ่งที่ฉันต้องการและหลังจากล้มเหลวอย่างน่าสมเพชด้วยการประมวลผลแบบมัลติ PHPs ฉันก็เปลี่ยนมาใช้ Python

หลังจากผ่านไปสองสามชั่วโมงฉันมีสคริปต์การทำงานแบบหลายตัวประมวลผลของ Python ที่รันใน 20 วินาทีและหลังจากนั้นก็เล่นซอกับเวลาและไม่มี หัวข้อที่จะใช้ผมได้รับมันลงไป~ 10 วินาที

นี่เป็นเว็บไซต์ที่เขียนด้วย PHP 100% ยกเว้นสคริปต์ Python 100 บรรทัดเดียว และสิ่งทั้งหมดนั้นทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบ

ข้อสรุปของฉันคือแม้ว่าจะไม่ช่วยคุณในแต่ละวันคุณอาจพบสถานการณ์ที่รู้พื้นฐานของการเขียนโปรแกรมพร้อมกันอย่างน้อยก็จะช่วยคุณได้อย่างมาก

ขอให้โชคดีและมีความสุขการเข้ารหัส!

PS:ฉันไม่ได้พยายามทุบตี PHP แต่ PHP ไม่ใช่เครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับงานที่ทำอยู่

PS2: การรู้จักเทคโนโลยีใหม่หรือวิธีการทำสิ่งต่าง ๆ สามารถเปิดประตูสู่โลกใหม่แห่งความเป็นไปได้ทั้งหมด

หากคุณทำการพัฒนาเว็บไซต์ใด ๆ ก็จะมีการใช้งานพร้อมกันอย่างน้อยก็กับภาษาส่วนใหญ่ ตัวอย่างเช่นฉันใช้สปริงเพื่อการพัฒนาเว็บและคำขอใหม่แต่ละคำขอมาเป็นเธรดของตัวเอง ดังนั้นหากคำร้องขอใด ๆ จบลงที่การเข้าถึงอ็อบเจ็กต์ที่แบ่งใช้ซึ่งสถานะสามารถเปลี่ยนแปลงได้ของตัวแปรการทำงานพร้อมกันเป็นปัจจัยที่สำคัญมากและจะต้องนำมาพิจารณาด้วย หากไม่เป็นเช่นนั้นข้อมูลสามารถแก้ไขได้ในลักษณะที่ไม่สามารถคาดการณ์ได้และอาจทำให้ข้อมูลเสียหายได้ มันไม่สำคัญที่จะต้องรู้ทุกรายละเอียดเกี่ยวกับการทำงานพร้อมกัน แต่การเรียนรู้ทีละชิ้นเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเข้าใจการเขียนโปรแกรมเว็บแอพมากขึ้นถ้าคุณกำลังทำงานบนแอปบนเดสก์ท็อป

เรียนรู้ข้อมูลเชิงลึกของระบบปฏิบัติการ การอ่านซอร์สโค้ดของ schedulers และไดรเวอร์อุปกรณ์จะช่วยได้ พวกเขาพร้อมกันแน่นอน