具体描述
您想淋漓尽致地发挥多核计算机系统的处理能力吗？《C#并行编程高级教程:精通NET 4 Parallel Extensions》将帮助您实现这一夙愿。这本精品书籍浓墨重彩地描述如何使用C# 4、Visual Studio 2010和.NET Framework 4高效地创建基于任务的并行应用程序，详细讲述最新的单指令、多数据流指令和向量化等并行编程技术，介绍现代并行库，讨论如何珠联璧合地使用高级Intel工具与C#，并指导您巧妙使用新引入的轻型协调结构来开发自己的解决方案并解决最棘手的并发编程问题。
主要内容
◆介绍如何基于新Task Parallel Library和.NET 4设计稳定的可扩展并行应用程序。
◆讲解命令式数据并行、命令式任务并行、并发集合以及协调数据结构。
◆描述PLINQ高级声明式数据并行。
◆讨论如何使用新的Visual Studio 2010并行调试功能来调试匿名方法、任务和线程。
◆演示如何对数据源进行分区，以便在不同任务和线程之间合理分配工作负荷。
作者简介
从8岁起就开始使用计算机了。在20世纪80年代初，他开始在传奇的TexasTI-99/4A和Commodore64家用计算机上编写程序。他作为一名优秀毕业生在UADE大学获得了学士学位，然后又在UCEMA大学凭借出色的毕业论文获得了工商管理硕士学位。
自1997年以来，Gaston在并行编程、多处理器和多核处理器领域进行了深入研究。在设计和开发各种类型复杂的利用多核处理能力的并行解决方案方面，他有着14年的丰富经验，后来，他开始通过C#和.NETFramework编写并行解决方案。
目录信息
第1章 基于任务的程序设计 1
1.1 使用共享内存的多核系统 2
1.1.1 共享内存多核系统与分布式内存系统之间的区别 3
1.1.2 并行程序设计和多核程序设计 4
1.2 理解硬件线程和软件线程 5
1.3 理解Amdahl法则 8
1.4 考虑Gustafson法则 11
1.5 使用轻量级并发模型 14
1.6 创建成功的基于任务的设计 15
1.6.1 以并发的思想指导设计 16
1.6.2 理解交错并发、并发和并行之间的区别 17
1.6.3 并行化任务 18
1.6.4 尽量减少临界区 18
1.6.5 理解多核并行程序的设计原则 19
1.7 为NUMA架构和更高的可扩展性做好准备 20
1.8 判断是否适合并行化 24
1.9 小结 25
第2章 命令式数据并行 27
2.1 加载并行任务 27
2.1.1 System.Threading.Tasks.Parallel类 29
2.1.2 Parallel.Invoke 30
2.2 将串行代码转换为并行代码 37
2.2.1 检测可并行化的热点 37
2.2.2 测量并行执行的加速效果 40
2.2.3 理解并发执行 42
2.3 循环并行化 43
2.3.1 Parallel.For 43
2.3.2 Parallel.ForEach 49
2.3.3 从并行循环中退出 56
2.4 指定并行度 62
2.4.1 ParallelOptions 63
2.4.2 计算硬件线程 65
2.4.3 逻辑内核并不是物理内核 66
2.5 通过甘特图检测临界区 67
2.6 小结 68
第3章 命令式任务并行 69
3.1 创建和管理任务 70
3.1.1 System.Threading.Tasks.Task 71
3.1.2 理解Task状态和生命周期 72
3.1.3 通过使用任务来对代码进行并行化 74
3.1.4 等待任务完成 80
3.1.5 忘记复杂的线程 81
3.1.6 通过取消标记取消任务 82
3.1.7 从任务返回值 88
3.1.8 TaskCreationOptions 90
3.1.9 通过延续串联多个任务 90
3.1.10 编写适应并发和并行的代码 95
3.2 小结 96
第4章 并发集合 97
4.1 理解并发集合提供的功能 98
4.1.1 System.Collections.Concurrent 100
4.1.2 ConcurrentQueue 101
4.1.3 理解并行的生产者-消费者模式 104
4.1.4 ConcurrentStack 116
4.1.5 将使用数组和不安全集合的代码转换为使用并发集合的代码 121
4.1.6 ConcurrentBag 122
4.1.7 IProducerConsumerCollection 129
4.1.8 BlockingCollection 129
4.1.9 ConcurrentDictionary 143
4.2 小结 147
第5章 协调数据结构 149
5.1 通过汽车和车道理解并发难题 150
5.1.1 非预期的副作用 150
5.1.2 竞争条件 151
5.1.3 死锁 152
5.1.4 使用原子操作的无锁算法 153
5.1.5 使用本地存储的无锁算法 154
5.2 理解新的同步机制 156
5.3 使用同步原语 157
5.3.1 通过屏障同步并发任务 158
5.3.2 屏障和ContinueWhenAll 164
5.3.3 在所有的参与者任务中捕捉异常 165
5.3.4 使用超时 166
5.3.5 使用动态数目的参与者 171
5.4 使用互斥锁 172
5.4.1 使用Monitor 176
5.4.2 使用锁超时 177
5.4.3 将代码重构为避免使用锁 180
5.5 将自旋锁用作互斥锁原语 183
5.5.1 使用超时 186
5.5.2 使用基于自旋的等待 187
5.5.3 自旋和处理器出让 190
5.5.4 使用volatile修饰符 193
5.6 使用轻量级的手动重置事件 194
5.6.1 使用ManualResetEventSlim进行自旋和等待 194
5.6.2 使用超时和取消 199
5.6.3 使用ManualResetEvent 203
5.7 限制资源的并发访问 204
5.7.1 使用SemaphoreSlim 205
5.7.2 使用超时和取消 209
5.7.3 使用 Semaphore 209
5.8 通过CountdownEvent简化动态fork和join场景 211
5.9 使用原子操作 215
5.10 小结 220
第6章 PLINQ：声明式数据并行 221
6.1 从LINQ转换到PLINQ 222
6.1.1 ParallelEnumerable及其AsParallel方法 224
6.1.2 AsOrdered和orderby子句 225
6.2 指定执行模式 228
6.3 理解PLINQ中的数据分区 229
6.4 通过PLINQ执行归约操作 234
6.5 创建自定义的PLINQ聚合函数 235
6.6 并发PLINQ任务 240
6.7 取消PLINQ 243
6.8 指定所需的并行度 245
6.8.1 WithDegreeOfParallelism 245
6.8.2 测量可扩展性 247
6.9 使用ForAll 249
6.9.1 foreach和ForAll的区别 250
6.9.2 测量可扩展性 251
6.10 通过WithMergeOptions配置返回结果的方式 253
6.11 处理PLINQ抛出的异常 255
6.12 使用PLINQ执行MapReduce算法 257
6.13 使用PLINQ设计串行多步操作 259
6.14 小结 261
第7章 Visual Studio 2010的任务调试能力 263
7.1 充分利用多显示器的支持 264
7.2 理解并行任务调试器窗口 267
7.3 查看Parallel Stacks图 273
7.4 跟踪并发代码 280
7.4.1 调试匿名方法 288
7.4.2 查看方法 290
7.4.3 在源代码中查看线程 292
7.5 检测死锁 294
7.6 小结 300
第8章 线程池 301
8.1 探究任务的底层技术 301
8.2 理解新的CLR 4线程池引擎 303
8.2.1 理解全局队列 303
8.2.2 等待工作线程完成工作 313
8.2.3 跟踪动态数目的工作线程 319
8.2.4 使用任务(而不是线程)将作业加入队列 323
8.2.5 理解任务和线程池之间的关系 326
8.2.6 理解局部队列和工作窃取算法 330
8.2.7 指定自定义的任务调度器 335
8.3 小结 340
第9章 异步编程模型 341
9.1 结合使用异步编程和任务 342
9.1.1 使用TaskFactory.FromAsync 343
9.1.2 编写异步方法执行结束之后的延续 348
9.1.3 合并多个并发异步操作的结果 349
9.1.4 执行异步WPF UI更新 351
9.1.5 执行异步Windows Forms UI更新 358
9.1.6 创建执行EAP操作的任务 365
9.1.7 使用TaskCompletionSource 373
9.2 小结 377
第10章 并行测试和调优 379
10.1 准备并行测试 379
10.1.1 使用性能剖析功能 383
10.1.2 测量并发性 385
10.2 常见问题模式的解决方案 394
10.2.1 串行化的执行 395
10.2.2 锁争用 397
10.2.3 锁封护 398
10.2.4 申请超额 401
10.2.5 申请不足 404
10.2.6 分区问题 406
10.2.7 工作站垃圾回收开销 408
10.2.8 使用服务器垃圾回收 411
10.2.9 I/O瓶颈 412
10.2.10 主线程过载 413
10.3 理解伪共享 416
10.4 小结 419
第11章 向量化、SIMD指令以及其他并行库 421
11.1 理解SIMD和向量化 421
11.2 从MMX到SSE4.X和AVX 423
11.3 使用Intel Math Kernel Library 425
11.3.1 使用适用于多核的高度优化的软件函数 433
11.3.2 将基于任务的编程和外部优化的库混合使用 434
11.3.3 并行生成伪随机数 434
11.4 使用Intel Integrated Performance Primitives 439
11.5 小结 445
附录A .NET 4中与并行相关的
类图 447
附录B 并发UML模型 461
附录C Parallel Extensions Extras 469
· · · · · · (收起)
读后感
书内涵盖的内容： 现代多核和众核共享内存体系结构 介绍如何基于新task parallel library和.net 4设计稳定的可扩展并行应用程序。 讲解命令式数据并行、命令式任务并行、并发集合以及协调数据结构。 描述plinq高级声明式数据并行。 讨论如何使用新的visual stu...
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用户评价
我一直认为，理解一个技术的“为什么”比“怎么做”更重要。《C# 并行编程高级教程》这本书，在我看来，正是抓住了这一点。它没有直接教你如何去写一个多线程的循环，而是首先带你深入理解“为什么需要并行”，以及并行会带来哪些挑战。书中对“并发”与“并行”概念的清晰界定，以及对“Amdahl 定律”和“Gustafson 定律”的详细讲解，让我对并行化带来的实际收益有了理性的认知，避免了盲目追求并行而导致性能下降的误区。我特别喜欢书中对“线程池”工作原理的深入剖析，它不仅仅讲解了如何使用 `ThreadPool.QueueUserWorkItem`，更重要的是解释了线程池的动态伸缩、工作窃取（work stealing）等高级机制，这让我能够更好地理解为什么在某些情况下，直接创建新线程不如复用线程池中的线程高效。另外，书中对“内存模型”和“缓存一致性”的讲解，虽然听起来有些底层，但对于理解多线程环境下数据读写的原子性、可见性和有序性至关重要，这帮助我理解了为什么在某些情况下，即使使用了 `lock`，仍然可能出现意想不到的结果。这本书的价值在于，它帮助我建立了一个扎实的理论基础，让我能够带着深刻的理解去学习和应用 C# 的并行编程特性。
在我职业生涯的早期，我主要专注于单线程的应用程序开发，对并行编程的概念一直停留在模糊的理解阶段。直到最近，随着我参与的项目规模越来越大，对性能的要求也越来越高，我才意识到掌握并行编程是必须的。在朋友的推荐下，我拿起了《C# 并行编程高级教程》。这本书简直是为像我这样的“半路出家”的并行编程学习者量身定做的。它以一种非常友好的方式，从最基础的线程模型开始，逐步深入到更复杂的概念。书中并没有上来就抛出大量的代码示例，而是先用清晰的语言解释了多线程的本质，以及它带来的挑战，比如资源竞争、死锁等。我特别喜欢作者在解释这些概念时，会穿插一些生活中的类比，比如在咖啡店里，多位顾客同时点单，而咖啡师需要按照一定规则制作，这比单纯的代码解释更能让我理解线程的调度和同步。在 TPL 的部分，作者不仅仅是介绍了 `Task` 的基本用法，还详细讲解了 `TaskScheduler` 的概念，以及如何在自定义的场景下创建自己的 `TaskScheduler`，这对于我来说是完全超出预期的。更重要的是，书中对异常处理在并行编程中的特殊性进行了深入的分析，包括如何捕获聚合异常，以及如何在多个并行任务中优雅地处理错误，这让我避免了在实际开发中可能遇到的很多棘手问题。这本书的语言风格朴实易懂，没有过多的技术术语堆砌，即使是对于 C# 基础相对薄弱的读者，也能够轻松跟上作者的思路。
作为一名在分布式系统领域深耕多年的工程师，我深知并发和并行处理对于构建高可用、高性能系统的至关重要性。虽然我的主要工作语言并非 C#，但出于对 C# 在云计算领域日益增长的影响力的好奇，我尝试阅读了《C# 并行编程高级教程》。令我惊喜的是，这本书所阐述的许多核心概念和设计模式，在跨语言、跨平台的分布式系统中同样具有高度的借鉴意义。书中对并发控制和协调机制的深入分析，例如各种锁的性能权衡、信号量的应用场景，以及如何利用事件对象进行线程间通信，都为我理解和设计分布式锁、分布式协调服务提供了宝贵的启示。我尤其赞赏书中对“无锁数据结构”的探讨，虽然 C# 的某些无锁集合可能与我熟悉的领域有所不同，但其背后所蕴含的避免共享内存冲突、提高并发性能的思路，是普适的。另外，书中对异步编程模型，特别是 TPL 和 `async/await` 的讲解，虽然在具体实现上与我熟悉的 RxJava 或 Kotlin Coroutines 等有所差异，但其核心思想——以更优雅的方式处理 I/O 密集型和 CPU 密集型任务——是相通的。这本书让我看到了 C# 在并发和并行编程方面所具备的强大能力，也让我对其在构建现代化、高并发应用方面的潜力有了更清晰的认识。
一直以来，我都在寻求突破 C# 编程瓶颈的方法，希望能够更深入地理解和运用多线程、异步编程等概念，以构建更高效、更具响应性的应用程序。在翻阅了市面上不少关于 C# 并行编程的书籍后，最终将目光锁定在了《C# 并行编程高级教程》。虽然我还没有完全读完，但前期的阅读体验已经让我感到前所未有的启发。这本书并非简单地罗列 API 和语法，而是从根本上剖析了并行编程的底层原理，例如线程的创建、调度、同步机制，以及死锁、竞态条件等常见问题的成因和解决之道。作者的讲解逻辑清晰，循序渐进，即使是那些初学者可能会感到晦涩的概念，也能被他用生动形象的比喻和详实的案例解释得通透易懂。特别令我印象深刻的是，书中对 `Task Parallel Library (TPL)` 的深入阐述，它不仅仅介绍了 `Parallel.For` 和 `Parallel.ForEach` 这样的高级抽象，更详细讲解了 `Task` 的生命周期、`CancellationToken` 的使用、`TaskCompletionSource` 的妙用，甚至还探讨了如何手动管理 `Task` 的创建和组合，这对于想要精细控制并行任务执行流程的开发者来说，无疑是宝贵的财富。我尤其欣赏书中对异步编程的讲解，它不仅仅局限于 `async` 和 `await` 关键字的表面用法，而是深入探讨了 `IAsyncEnumerable`、`ConfigureAwait` 的影响，以及如何在复杂的异步场景下进行调试和性能优化。这本书的深度和广度，绝对超出了我对一本“高级教程”的预期，它填补了我在这方面的知识空白，让我对 C# 并行编程有了更系统、更深刻的认识。
在追求卓越的道路上，我始终认为“实践”是检验真理的唯一标准。《C# 并行编程高级教程》这本书，为我提供了大量高质量的实践案例，让我能够将理论知识转化为实际的技能。书中不仅仅提供了简单的代码片段，而是通过一个又一个详实的项目案例，展示了如何在实际应用场景中运用并行编程技术来解决复杂问题。我尤其喜欢书中关于“并行 LINQ (PLINQ)”的详细讲解，它让我能够用非常简洁的代码来实现对大量数据的并行查询和处理，极大地提高了数据处理的效率。另外，书中对“并发集合”的使用技巧也进行了深入的探讨，例如如何选择最适合的并发集合，以及如何在并发集合上进行高效的迭代和搜索。让我印象深刻的是，书中还专门辟出章节来讨论如何在不同的硬件平台上进行并行编程的性能优化，例如考虑 CPU 核心数、内存带宽等因素，这让我能够根据实际部署环境来调整并行策略，从而获得最佳的性能表现。这本书的实践性极强，它不仅仅是一本理论书籍，更像是一位经验丰富的导师，手把手地教你如何构建高性能的 C# 应用程序。通过这本书的学习，我不仅掌握了大量的并行编程技巧，更重要的是，我培养了一种解决实际问题的能力。
说实话，在接触《C# 并行编程高级教程》之前，我对并行编程的理解停留在“写个 for 循环，然后把它变成 parallel for”的层面。这本书彻底颠覆了我的认知，它让我明白，并行编程远不止于此，它是一门需要深入理解底层原理和掌握精妙设计技巧的艺术。书中对 `System.Collections.Concurrent` 命名空间下各种线程安全集合的详细介绍，以及它们各自的性能特点和适用场景，为我解决多线程数据共享问题提供了极大的便利。我尤其对 `ConcurrentDictionary` 和 `ConcurrentQueue` 的高效实现印象深刻，它们在各种场景下都能提供比手动加锁的集合更好的性能。此外，书中对“连续传递风格”（Continuation Passing Style - CPS）在异步编程中的应用，虽然一开始有些晦涩，但一旦理解了其思想，就能明白它是如何帮助我们构建更清晰、更易于管理的异步代码流的。作者还花了相当大的篇幅来讨论如何进行并行程序的性能剖析和调优，这对于我来说是至关重要的。他介绍的各种工具和技术，例如 Visual Studio 的性能分析器、PerfView 等，让我能够有效地发现代码中的瓶颈，并采取针对性的优化措施。这本书的深度和实践性，让我感觉每一页都充满了干货。
在我接触 C# 并行编程的过程中，我常常会遇到一些难以理解的“奇怪”行为，比如数据不一致、程序挂起等。这些问题让我感到非常沮丧，也阻碍了我进一步学习的步伐。直到我读到《C# 并行编程高级教程》，我才找到了解决这些问题的“钥匙”。这本书对“竞态条件”（Race Condition）的成因和检测进行了非常详尽的解释，并提供了多种预防和解决的手段，包括使用 `lock`、`Interlocked` 类以及原子操作等。我尤其欣赏书中对“死锁”（Deadlock）的讲解，它不仅仅列举了死锁的常见模式，更重要的是教授了如何通过分析依赖图来避免和解决死锁问题，这让我能够更有针对性地去检查我的代码。书中对“信号量”（Semaphore）的介绍也让我受益匪浅，它不仅仅是简单的计数器，更重要的是一种灵活的资源控制机制，可以用于限制并发访问的数量，实现流量控制等功能。这本书的语言风格严谨而不失趣味，作者善于用生动形象的比喻来解释复杂的概念，让读者在轻松的氛围中掌握核心知识。通过这本书的学习，我不仅能够写出更健壮的并行代码，更重要的是，我能够更有信心地去诊断和解决在并行编程中遇到的各种疑难杂症。
老实说，我是一名对软件性能有着极致追求的开发者，多年来一直在努力寻找能够显著提升应用程序吞吐量和响应速度的解决方案。在偶然的机会下，我接触到了《C# 并行编程高级教程》。这本书在我看来，与其说是一本教程，不如说是一份通往高性能 C# 应用的“地图”。它不仅仅是讲解了如何“并发”，更重要的是教会了读者“如何高效地并发”。书中对各种同步原语的精妙运用，如 `lock`、`Monitor`、`SemaphoreSlim`、`CountdownEvent` 等，进行了细致的对比分析，并结合实际场景给出了最佳实践建议，这让我对如何避免资源争夺、如何实现高效的线程间通信有了全新的认识。我尤其喜欢书中关于“数据并行”和“任务并行”的区分以及各自的应用场景，这让我能够根据具体问题选择最合适的并行化策略。例如，在处理大量独立数据记录时，数据并行无疑是首选，而书中提供的 `Parallel.ForEach` 的各种重载以及如何自定义分区器，让我能够针对性地优化遍历性能。另一方面，当面临一系列相互依赖的任务时，任务并行，特别是 TPL 的强大之处就得以体现，书中对 `Task.WhenAll`、`Task.WhenAny` 的讲解，以及如何构建复杂的任务依赖图，为我解决这类问题提供了清晰的思路。这本书还花了相当大的篇幅来讨论并行编程中的“调试”和“性能分析”难题，这对于很多开发者来说常常是令人头疼的部分。作者给出的各种技巧，例如利用 Visual Studio 的诊断工具、使用 `Parallel.For` 的 `IterationInfo` 等，都极大地降低了调试并行程序的门槛，让我能够更有效地定位和修复潜在的性能瓶颈。
我一直认为，要真正掌握一门技术，就必须深入了解其底层原理。《C# 并行编程高级教程》这本书，正是满足了我对底层原理的渴求。它不仅仅是介绍 C# 中提供的各种并行编程 API，更是深入剖析了 CLR（Common Language Runtime）在线程管理、垃圾回收、内存模型等方面是如何支持并行执行的。书中对“托管线程”和“操作系统线程”之间关系的解释，以及 CLR 如何管理和调度托管线程，让我对线程的生命周期有了更清晰的认识。我特别欣赏书中对“内存屏障”（Memory Barrier）和“缓存一致性协议”的讲解，虽然这些概念听起来非常底层，但它们对于理解多线程环境下数据可见性和有序性至关重要，这帮助我理解了为什么某些看似简单的并发操作会产生意想不到的结果。另外，书中对 TPL 数据流（TPL Dataflow）的介绍，也让我看到了在构建复杂数据处理管道方面的强大潜力，它提供了一种声明式的方式来定义数据流和并发操作之间的关系，极大地简化了代码的编写和维护。这本书的价值在于，它不仅仅教会了我如何编写并行代码，更重要的是，它帮助我建立了一个坚实的理论基础，让我能够带着深刻的理解去学习和应用 C# 的并行编程特性。
我一直坚信，优秀的软件设计不仅仅是功能的实现，更是对系统性能和资源利用率的极致追求。《C# 并行编程高级教程》这本书，在我看来，就是这样一本能够帮助开发者达到这一境界的“内功心法”。它不仅仅教会你如何编写并行的代码，更重要的是，它教会你如何“思考”并行，如何“设计”出具有高并发能力和良好伸缩性的系统。书中对不同并发模型的探讨，包括了基于线程的并发、基于消息传递的并发，以及 Actor 模型等，让我对各种并发范式的优劣有了更深入的理解，并能够根据实际需求选择最适合的解决方案。特别是对 `System.Threading.Channels` 的详细讲解，这是一种非常高效的异步数据流处理机制，让我能够在生产者和消费者之间实现解耦和高效通信，极大地简化了我之前需要复杂同步逻辑才能实现的功能。我非常欣赏作者在书中提出的“以终为始”的设计理念，即在设计之初就考虑到并发和可伸缩性，而不是在后期进行“硬塞”。这让我重新审视了自己过往的许多设计思路，并开始在新的项目中积极实践这些理念。书中对分布式并发的初步探讨，虽然不是本书的重点，但也为我打开了新的视野，让我看到了将并行编程的理念扩展到分布式系统中的可能性。这本书的内容深度和广度，绝对是我近年来阅读过的关于 C# 编程书籍中最具价值的一本。
很详细的.Net并行编程书籍。多谢实例就好了。
讲述的深入浅出，受益匪浅
讲述的深入浅出，受益匪浅
很详细的.Net并行编程书籍。多谢实例就好了。
很详细的.Net并行编程书籍。多谢实例就好了。
