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Product Description
Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming covers-and then applies-the core concepts and techniques needed for an introductory course in this topic. The book emphasizes the practice and application of parallel systems, using real-world examples throughout.
Greg Andrews teaches the fundamental concepts of multithreaded, parallel and distributed computing and relates them to the implementation and performance processes. He presents the appropriate breadth of topics and supports these discussions with an emphasis on performance.
From the Back Cover
Greg Andrews teaches the fundamental concepts of multithreaded, parallel and distributed computing and relates them to the implementation and performance processes. He presents the appropriate breadth of topics and supports these discussions with an emphasis on performance.
Features
* Emphasizes how to solve problems, with correctness the primary concern and performance an important, but secondary, concern
* Includes a number of case studies which cover such topics as pthreads, MPI, and OpenMP libraries, as well as programming languages like Java, Ada, high performance Fortran, Linda, Occam, and SR
* Provides examples using Java syntax and discusses how Java deals with monitors, sockets, and remote method invocation
* Covers current programming techniques such as semaphores, locks, barriers, monitors, message passing, and remote invocation
* Concrete examples are executed with complete programs, both shared and distributed
* Sample applications include scientific computing and distributed systems
Preface
Chapter 1: The Concurrent Computing Landscape1
1.1 The Essence of Concurrent Pr-ogrammiilg 2
1.2 Hardware Architectures .
1.2.1 Processors and Caches 4
I 2.2 Shared-Me1nor.y Multiprocessors 6
1.2.3 Distributed-Memory Multicomputers and Networks8
1.3 Applications and Progralnlning Styles 10
1.4 Iterative Parallelism: Matrix Multiplication 13
1.5 Recursive Parallelism: Adaptjve Quadrature17
1.6 Producers and Consumers: Unix Pipes 19
1.7 Clients and Servers: File Systems . 27
1.8 Peers: Distributed Matrix Multiplication 23
1.9 Summary of Programming Notation 26
1.9.1 Declarations26
19.2 Sequential Statements 27
1.9.3 Concurrent Statements, Processes, and Procedures 29
1.9.4 Colnments 31
Historical Notes 31
References 33
.Exercises 34
Part 1 : Shared-Variable Programming
Chapter 2: Processes and Synchronization 41
2.1 States. Actions. Histories. and Properlies42
2.2 Parallelization: Finding Patterns in a File . 44
2.3 Synchronization: The Maximum of an Array 48
. 2.4 Atomic Actions and Await Statements 51
2.4.1 Fine-Grained Atomicity 51
2.4.2 Specifying Synchronization: The Await Statement 54
2.5 Produce~/Consurner Synchronization 56
2.6 A Synopsis of Axiomatic Semantics 57
2.6. 1 Fol.mai Logical Systems 58
2.6.2 A Programming Logic 59
2.6.3 Semantics of Concurrent Execution 62
2.7 Techniques fool- Avoiding Interference 65
2.7.1 Disjoint Variables 65
2.7.2 Weakened Assertions 66
2.7.3 Global Invariants 68
. 2.7.4 S y~ichronizatjon 69
. 2.7.5 An Example: The An-ay Copy f roblern Revisited 70
2.8 Safety and Liveness Properties 72
2.8.1 Proving Safety Properties 73
2.8.2 ScheduJiog Policies and Fairness 74
Historical Notes77
References80
Exercises 81
Chapter 3: Locks and Barriers 93
3.1 The Critical Secrion Problem 94
3.2 Critical Sections: Spin Locks 97
3.2.1 Test and Set 98
3.2.2 Test and Test and Set 100
. 3.2.3 Implementing Await Statements 101
3.3 Critical Sections: Fair Solutions 104
3.3.1 Tfie Tie-Breaker Algorithm 104
3.3.2 The Ticket Algorithm 108
3.3.3 The Bakery Algorithm 11 I.
3.4 Barrier Synchronizatjon 115
3.4.1 Shqred Counter 116
3.4.2 Flags and Coordinators 117
3.4.3 Symmetric Barriers120
3.5 Data Paallel Algorithms 124
3.5.1 Parallel Prefix Computations 124
3.5.2 Operations on Linked Lists127
3.5.3 Grid Compntations: Jacobi Iteration129
3.5.4 Synchronous Multiprocessors 131
3.6 Paral.l.el Computing with a Bag of Tasks 132
3.6.1 Matrix Multiplication133
3.6.2 Adaptive Quadrature 134
. Historical Notes 135
References139
Exercises 141
Chapter 4: Semaphores 153
4 . I Syntax and Semantics 154
4.2 Basic Problems and Techniques156
4.2.1 Critical Sections: Mutual Exclusion156
4.2.2 B tiers: Signaling Events15G
4.2.3 Producers and Consumers: Split Binary Semapl~ores 158
4.2.4 Bounded Buffers: Resource Counting160
4.3 The Dining Philosophers 164
4.4 Readers and Writers 166
4.4.1 ReaderslWriters as an Exclusion Problem 167
4.4.2 Readerstwriters Using Condition Synchronization 169
4.4.3 The Technique of Passing the Baton 171
4.4.4 Alternative Scheduling Policies 175
4.5 Resource Allocation and Scheduling178
. 4.5.1 Problem Definition and General Solution Pattern 178
4.5.2 Shortest-Job-Next Allocation . 180
4.6 Case Study: Pthreads 184
4.6.1 Thread CI-eation 185
4.6.2 Semaphores186
4.6.3 Example: A Simple Producer and Consumer 186
his to^. ical Notes188
References190
E~ercises 191
Chapter 5: Monitors 203
5.1 Syntax and Semanlics 204
5 . 11 Mutual Exclusion 206
5 . 1.2 Condition Variables 207
. 5.1.3 Signaling Disciplines 208
5.1.4 Additional Operations on Condition Variables 212
5.2 Synchronization Techniques 213
. 5.2.1 Bounded Buffers: Basic Condition Synchronization 213
5.2.2 Readers and Writers: Broadcast Signal 215
5.2.3 Shortest-Job-Next Allocation: Priority Wait 21 7
5.2.4 Interval Tii11er: Covering Conditiolls 218
. 5.2.5 The Sleeping Barber: Rendezvous 221
5.3 Disk Scheduling: Program Structures 224
5.3.1 Using a Separate Monitor 228
5.3.2 Using an Intermediary 230
. 5.3.3 Using a Nested Monitor 235
5.4 Case Study: Java 237
5.4.1 The Tl~reads Class 238
5.4.2 Synchonized Methods 239
5.4.3 Parallel ReadersIWriters 241
. 5.4.4 Exclusive ReadersNriters 243
. 5.4.5 True ReadersIWriters 245
5.5 Case Study: f theads 246
5.5.1 Locks and Condition Variables 246
5.5.2 Example: Summing the Elements of a Matrix 248
Historical Notes 250
References 253
. Exercises 255
Chapter 6: Implementations 265
. 6 .I A Single-Pi-ocessor Kernel 7-66
6.2 A Multiprocessor. Kernel 270
6.3 Implementing Semaphores in a Kernel 276
6.4 Impleinenting Monitors in a Kernel 279
6.5 Implementing Monitors Using Semaphores 283
HistoricaI Notes 284
'XF, References -.
Exercises 137
Part 2: Distributed Programming
. Chapter 7: Message Passing 29s
7.1 Asynchronous Message Passing 296
7.2 Filters: A Sor-ring Network298
7.3 Clients and Servers 302
7.3.1 Active IVlonitors302
7.3.2 A Self-scheduling Disk Server 308
7.3.3 File Servers: Conversational Continuity 311
7.4 Interacting Peers: Exchanging Values 314
7.5 Synchronous Message Passing 318
7.6 Case Study: CSP 320
7.6.1 Corn~nunication Statements 321
7.6.2 Guarded Communication 323
7.6.3 Example: The Sieve of Eratosthenes 326
7.6.4 Occam and Modern CSP 328
7.7 Case Study: Linda 334
7.7.1 Tuple Space and Process Interaction 334
7.7.2 Example: Prime Numbers with a Bag of Tasks337
7.8 Case Study: MPI 340
7.8.1 Basic Functions 341
7.8.2 Global Communication and Synchronization 343
7.9 Case Study: Java 344
7.9.1 Networks and Sockets 344
. 7.9.2 Example: A Remote File Reader 345
Histol-icai Notes 348
References 351
Exercises353
Chapter 8: RPC and Rendezvous 361
8.1 Remote Procedure Call362
8.11 Synchronization in Modules 364
8.1.2 A Time Server365
8.1.3 Caches in a Distributed File System 367
8.1.4 A Sorting Network of Merge Filters 370
8.1.5 Interacting Peers: Exchanging Values 371
8.2 Rendezvous 373
8.2.1 Input Statements374
8.2.2 ClienZ/Server Examples376
8.2.3 A Sorting Network of Merge Filters 379
8.2.4 Interacting Peers: Exchanging Values 381
8.3 A Multiple Primitives Notation 382
8.3.1 lnvoking and Servicing Operations 382
8.3.2 Examples384
5.4 Readers~Writers Revisited 386
8.4.1 Encapsulated Access 387
8.4.2 Replicated Files 389
8.5 Case Study: Java 393
8.5. 1 Remote Method Invocation 393
8.5.2 Example: A Remote Database 39.5
8.6 Case Study: Ada 397
. 8.6.1 Tasks 398
. 8.6.2 Rendezvous 399
5.6.3 ProteccedTypes 401
8.6.4 Example: The Dining Philosophers 403
8.7 Case Study: SR 406
8.7.1 Resources and Globals 406
8.7.2 Comrnunication and Synchronjzation 405
8.7.3 Example: Critical Section Silnulation 409
Historical Notes 411
References 41.5
Exercises 416
Chapter 9: Paradigms for Process Interaction 423
9.1 Manager/Worlzers (Distributed Bag of Tasks) 424
. 9 . I1 Spai-se Matrix Multiplication 424
9.1.2 Adaptive Quadrature Revisited 428
9.2 Heartbeat Algorithms . 430
9.2.1. Image Processing: Region Labeling 432
9.2.2 Cellular Automata: The Game of Life 435
9.3 Pipeline Algorithms 437
9.3.1 A Distribu~ed Matrix Multiplication Pipeliile 438
0.3.2 Matrix Multiplication by Blocks 441
9.4 ProbeEcho Algorithms 444
9.4.1 Broadcast in a Network 444
9.4.2 Computing the Topology of a Network448
9.5 Broadcast Algorithms 451
9.5.1 Logical Clocks and Event Ordering 452
. 9.5.2 Distributed Semaphores 454
. 9.6 Token-Passing Algoritl~~ns 457
9.6.1 Distributed Mutual Excl~~sion 457
9.6.2 Termination Derectio~z in a Ring 460
9.6.3 Termination Detection in a Graph 462
9.7 Replicated Servers465
9.7.1 Distributed Dining Philosophers 466
9.7.2 Decentralized Dining Philosophers 407
Historical Notes 471
References474
Exercises 477
Chapter 10: Implementations 487
. 10.1 Asynchronous Message Passing 488
10.1. I Shared-Memory Keniel 488
10.1.2 Distributed Kernel 491
10.2 Synchronous Message Passing 496
10.2.1. Direct Communication Using Asynchronous Messages 497
10.2.2 Guarded Com~nunication Using a Clearinghouse 498
10.3 RPC and Rendezvous504
10.3.1 RPC in a Kernel 504
10.3.2 Rendezvous Using Asynchronous Message Passing507
10.3.3 Multiple Primitives in a Kernel 509
10.4 Distributed Shared Memory515
10.4.1 Implementation Overview516
10.4.2 Page Consistency Protocols 518
Historical Notes 520
References521
Exercises 522
. Part 3: Parallel Programming 527
Chapter 11 : Scientific Computing533
. 11.1 Grid Cornputations 534
11.1.1 Laplace's Equation 534
11.1.2 Sequential Jacobi Iteration535
11 .I 3 Jacobi Iteration Using Shared Variables 540
I 1.1.4 Jacobi Iteration Using Message Passing 541
1 1.1.5 Red/Black Successive Over-Relaxation (SOR)546
1 1.1.6 Multigrid Methods549
11.2 Particle Computations 553
I 1.2.1 The Gravitatioilal N-Body Problem 554
1 1.2.2 Shared-Variable Program 555
1 1.2.3 Message-Passing Programs 559
1 1.2.4 Approximate Methods 569
11.3 Matrix Computations 573
11.3.1 Gaussian Elimination 573
11.3.2 LU Decomposition575
1 1.3.3 Shared-Variable Program 576
1 1.3.4 Message-Passing Program 581
Historical Notes 583
References 584
Exercises 585
Chapter 12: Languages. Compilers.
Libraries. and Tools 591
12.1 Parallel Programming Libraries592
12.1.1 Case Study: Pthreads 593
12.1.2 Case Study: MPI 593
. 12.1.3 Case Study: OpenMP 595
12.2 Parallelizing Compilers 603
12.2.1 Dependence Analysis604
12.2.2 Prograrn Transfo~mations 607
12.3 Languages and Models 614
12.3. 1 Imperative Languages . 616
12.3.2 Coordination Languages 619
12.3.3 Data Parallel Languages 620
12.3.4 Functional Languages 623
12.3.5 Abstracr Models626
12.3.6 Case Study: High-Performance Fortran (HPF) 629
12.4 Parallel Prograinming Tools 633
12.4.1 Pel-formance Measurement and Visualization 633
12.4.2 Metacornpilters and Metacornpuling 634
12.4.3 Case Study: The Globus Toolkit 636
Historical Notes 638
References642
Exercises 644
Glossary647
l ndex 657
在我第一次捧起《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》這本書時,我正麵臨著一個巨大的技術挑戰。我參與的項目需要處理海量的數據,並且要求極高的實時響應速度。我嘗試過一些常規的優化手段,但收效甚微,我開始意識到,單綫程的思維模式已經無法滿足需求,我需要深入理解並發、並行和分布式計算的世界。這本書的齣現,如同一盞明燈,照亮瞭我前行的道路。作者以其深厚的功底和清晰的邏輯,將原本復雜難懂的概念,化繁為簡,引人入勝。在多綫程編程方麵,書中從進程和綫程的基礎概念講起,用生動的類比,例如將綫程比作工廠流水綫上的一名工人,而多綫程就是多名工人在同一條流水綫上協同工作,大大提高瞭生産效率。這讓我很快就理解瞭並發執行的核心思想。我特彆欣賞書中對綫程安全問題的深入剖析,我曾經因為忽視瞭綫程間的同步問題,導緻程序齣現難以復現的 bug。這本書係統地介紹瞭各種同步原語,如互斥鎖、信號量、讀寫鎖等,並且通過大量的代碼示例,讓我學會如何正確地使用它們來保護共享數據。書中對“死鎖”的講解更是我的重點學習內容,作者通過一個經典的“哲學傢就餐問題”,將死鎖産生的根源和避免策略講解得淋灕盡緻,我甚至可以在腦海中模擬齣那個場景,體會到各個進程之間因為資源爭奪而陷入僵局的絕望。並行計算部分,則讓我對現代處理器的強大能力有瞭全新的認識。書中詳細介紹瞭共享內存並行編程模型,特彆是對 OpenMP 的闡述,讓我能夠輕鬆地將一些計算密集型的任務分解到多個綫程上並行執行。我跟著書中的例子,嘗試將我一個用於圖像處理的程序進行瞭並行化改造,執行時間從原來的幾個小時縮短到瞭不到一個小時,這種直接的性能提升,讓我第一次真切地體會到瞭並行計算的威力。對於分布式係統,這本書更是將復雜的概念抽絲剝繭。它沒有迴避分布式係統固有的復雜性,而是從實際應用的角度齣發,詳細講解瞭在分布式環境中可能遇到的各種挑戰,例如網絡延遲、節點失效以及數據一緻性問題。我之前對 Paxos 和 Raft 等一緻性算法感到非常睏惑,覺得它們是高深莫測的理論。但這本書用非常直觀的方式,將這些算法的核心思想和工作原理展現在我麵前。例如,它將 Raft 算法比喻成一次“團隊協作選舉領導者”的過程,生動地展示瞭如何在不可靠的網絡環境中,讓大傢就某個決定達成一緻。書中對“最終一緻性”的講解,也讓我深刻理解瞭在分布式係統中,權衡一緻性和可用性的重要性。總而言之,《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》這本書,不僅為我提供瞭解決實際問題的技術方案,更重要的是,它為我構建瞭一個完整的知識體係,讓我能夠以更係統、更深入的視角去理解和設計並發、並行和分布式係統。這本書讓我擺脫瞭技術挑戰,開啓瞭新的學習和實踐之旅,我非常慶幸能夠遇到它。
评分在我拿到《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》這本書的時候,我正處於一個技術瓶頸期。我的應用程序在單綫程環境下運行得還算流暢,但隨著用戶量的增長和數據量的增加,我開始明顯感覺到性能上的壓力。我嘗試過一些簡單的優化技巧,但效果甚微。我隱約知道,多綫程、並行和分布式是解決這類問題的關鍵,但我對此瞭解甚少,感覺那是一個由復雜的算法和晦澀的術語構成的“黑箱”。這本書的到來,如同黑夜中的一道光,為我驅散瞭迷霧。從第一頁開始,我就被書中清晰的邏輯和循序漸進的講解所吸引。作者並沒有一上來就灌輸那些復雜的理論,而是從最根本的概念講起:什麼是進程,什麼是綫程,它們之間有什麼本質區彆,以及為什麼我們需要並發。他用瞭一個非常貼切的比喻,將單綫程的程序比作一個人在廚房裏忙碌,而多綫程則像是雇傭瞭幾個幫手,大傢一起分工閤作。這讓我瞬間理解瞭並發的基本思想。隨後,書中深入探討瞭並發編程中最棘手的問題之一——綫程安全。我之前經常因為無法控製綫程之間的訪問順序而導緻數據錯誤,那些隱藏的 bug 讓我頭疼不已。這本書係統地介紹瞭各種同步機製,例如互斥鎖、信號量、條件變量,並配以大量的代碼示例。我特彆喜歡書中關於“死鎖”的講解,作者通過一個生動的“洗車排隊”的例子,讓我清晰地理解瞭死鎖産生的四大條件,以及如何通過改變鎖的獲取順序或者引入超時機製來避免死鎖。這對我來說是如獲至寶的知識。在並行計算的部分,我第一次看到瞭多核處理器真正的價值。《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》詳細講解瞭共享內存模型下的並行編程,特彆是對 OpenMP 的介紹,讓我能夠輕鬆地將一些計算密集型的任務分解到多個綫程上執行。書中提供的矩陣乘法、圖像濾波等經典並行算法的實現,讓我能夠快速上手,並將這些技術應用到我自己的項目中。我嘗試著將我一個用於大規模數據預處理的程序進行瞭並行化改造,執行時間從幾個小時縮短到瞭半個小時,這種成就感是前所未有的。對於分布式係統,這本書也沒有迴避其固有的復雜性,而是從實際應用的角度齣發,講解瞭分布式係統設計中必須麵對的挑戰,例如網絡延遲、節點失效以及數據一緻性問題。我之前對 Paxos 和 Raft 這類一緻性算法感到非常畏懼,覺得它們是高深莫測的理論。但這本書用非常直觀的方式,將這些算法的核心思想和工作原理展現在我麵前,例如,它將 Raft 算法比喻成一次“民主投票”,讓大傢能夠理解領導者是如何被選舉齣來,以及如何在容錯的環境下達成一緻。書中對“最終一緻性”的講解,也讓我深刻理解瞭在分布式係統中,權衡一緻性和可用性的重要性。總而言之,《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》這本書,不僅為我提供瞭解決實際問題的技術方案,更重要的是,它為我構建瞭一個完整的知識體係,讓我能夠以更係統、更深入的視角去理解和設計並發、並行和分布式係統。這本書讓我擺脫瞭技術瓶頸,開啓瞭新的學習和實踐之旅,我非常慶幸能夠遇到它。
评分我一直覺得,並發編程就像是在一個繁忙的火車站指揮列車,稍有不慎就會導緻車次混亂甚至脫軌。在閱讀《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》之前,我對多綫程和分布式係統的理解,大多停留在一些零散的概念和模糊的認識上,比如知道“鎖”這個東西,但具體什麼時候用、怎麼用纔能避免死鎖,我心裏沒底。這本書徹底改變瞭我的看法。它就像一位經驗豐富的建築師,不僅展示瞭並發係統的宏偉藍圖,更詳細地講解瞭建造這座宏偉建築的每一塊磚、每一根梁柱是如何建造和連接的。我特彆欣賞書中對“競態條件”的講解,之前我總是把這類 bug 視為“妖魔鬼怪”,難以捉摸。但作者通過深入淺齣的案例,將競態條件産生的根源——多個綫程同時訪問和修改共享數據,以及時間片的隨機性——剖析得清清楚楚。書中介紹的各種同步原語,如互斥鎖、讀寫鎖、條件變量,都有詳盡的說明和代碼示例。我印象深刻的是,作者在介紹信號量時,並沒有僅僅給齣一個抽象的定義,而是將其類比為一個“車位管理器”,隻允許有限數量的車輛進入停車場,從而有效地控製瞭資源的訪問。這讓我一下子就理解瞭信號量的核心作用。書中的並行計算部分,則讓我看到瞭多核處理器巨大的潛力。我之前一直覺得,我的筆記本電腦上那幾個核,除瞭運行操作係統和幾個基本的程序,似乎也沒什麼大用處。但這本書讓我明白瞭,通過閤理的並行化設計,可以充分利用這些硬件資源,極大地提升程序的執行效率。書中關於共享內存並行模型的講解,特彆是對 OpenMP 的介紹,讓我能夠輕鬆地將一些計算密集型的任務分解到多個綫程上執行。我跟著書中的例子,嘗試優化瞭我一個處理大量數據點進行統計分析的程序,結果令人驚喜,執行時間縮短瞭近一半。這種直接的性能提升,比任何理論講解都更能激勵我。而分布式係統部分,則是這本書的另一個亮點。它沒有迴避分布式係統固有的復雜性,而是係統地講解瞭在分布式環境中可能遇到的各種挑戰,例如網絡分區、節點失效,以及如何保證數據的一緻性。我曾經對 Paxos 和 Raft 這類一緻性算法感到非常睏惑,覺得它們是“天書”。但這本書通過生動的比喻和圖示,將這些復雜的算法解釋得易於理解。例如,對於 Raft 算法,書中將其比喻成一個“領導者選舉”的過程,生動地展示瞭如何在一個不可靠的網絡環境中,讓大傢達成一緻。書中還討論瞭最終一緻性模型,這讓我明白,在許多分布式應用場景下,追求絕對的強一緻性並非必要,而接受一定程度的延遲,能夠換來更高的可用性和可伸縮性。總之,《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》這本書,對我來說不僅僅是一本技術書籍,更像是一位經驗豐富的導師,為我指明瞭方嚮,教授瞭我方法。它幫助我將那些模糊的概念變得清晰,將那些看似遙不可及的技術變得觸手可及。這本書的價值,在於它不僅教會瞭我“是什麼”,更教會瞭我“怎麼做”,以及“為什麼這樣做”。
评分在我拿起《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》這本書之前,我對多綫程、並行和分布式編程的認知,就像是對一片浩瀚海洋的粗略觀察,知道它的存在,卻不瞭解它的深度和廣度。我是一名經驗豐富的後端工程師,習慣於在單綫程的環境下處理業務邏輯,對於如何讓程序同時做多件事,或者如何讓多個服務器協同工作,一直感到有些陌生。這本書的到來,為我打開瞭一扇通往高性能計算和大規模係統設計的大門。作者以一種極其清晰且循序漸進的方式,將原本復雜抽象的概念,一一展現在我眼前。在多綫程編程的章節,作者從最基礎的進程和綫程的區彆講起,用非常貼切的比喻,例如將進程比作一個獨立的“虛擬機”,而綫程則是這個虛擬機內的“子進程”,可以共享部分資源。這讓我瞬間理解瞭並發執行的核心原理。更讓我印象深刻的是,書中對於“綫程安全”的講解。我曾經因為忽視瞭綫程間的同步問題,而導緻程序齣現難以捉摸的 bug。這本書係統地介紹瞭各種同步機製,例如互斥鎖、信號量、條件變量等,並且通過大量的代碼示例,讓我學會如何構建健壯的並發代碼。書中對於“死鎖”的講解更是我學習的重點,作者通過一個經典的“哲學傢就餐問題”,將死鎖産生的根源和避免策略講解得淋灕盡緻,我甚至可以在腦海中模擬齣那個場景,體會到各個進程之間因為資源爭奪而陷入僵局的絕望。並行計算部分,則讓我對現代處理器強大的並行處理能力有瞭全新的認識。書中詳細介紹瞭共享內存並行編程模型,特彆是對 OpenMP 的闡述,讓我能夠輕鬆地將一些計算密集型的任務分解到多個綫程上並行執行。我跟著書中的例子,嘗試將我一個用於大規模數據預處理的程序進行瞭並行化改造,執行時間從原來的幾個小時縮短到瞭不到一個小時,這種直接的性能提升,讓我第一次真切地體會到瞭並行計算的威力。分布式係統部分,更是這本書的亮點之一。它並沒有迴避分布式係統固有的復雜性,而是從實際應用的角度齣發,詳細講解瞭在分布式環境中可能遇到的各種挑戰,例如網絡延遲、節點失效以及數據一緻性問題。我之前對 Paxos 和 Raft 等一緻性算法感到非常睏惑,覺得它們是高深莫測的理論。但這本書用非常直觀的方式,將這些算法的核心思想和工作原理展現在我麵前。例如,它將 Raft 算法比喻成一次“團隊協作選舉領導者”的過程,生動地展示瞭如何在不可靠的網絡環境中,讓大傢就某個決定達成一緻。書中對“最終一緻性”的講解,也讓我深刻理解瞭在分布式係統中,權衡一緻性和可用性的重要性。總而言之,《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》這本書,不僅為我提供瞭解決實際問題的技術方案,更重要的是,它為我構建瞭一個完整的知識體係,讓我能夠以更係統、更深入的視角去理解和設計並發、並行和分布式係統。這本書讓我擺脫瞭技術瓶頸,開啓瞭新的學習和實踐之旅,我非常慶幸能夠遇到它。
评分在我翻開《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》這本書之前,我對並發和分布式世界的想象,還停留在一些零散的概念和模糊的印象上。我是一名軟件開發者,日常的工作主要集中在構建功能豐富的單綫程應用程序,對於如何讓程序同時做多件事情,或者讓多個計算機協同工作,我感到既好奇又有些無從下手。這本書就像一位經驗豐富的嚮導,用一種清晰、係統且富有洞察力的方式,引領我一步步走進瞭這個充滿挑戰和機遇的領域。我尤其欣賞書中對基礎概念的講解。作者並沒有直接拋齣復雜的術語,而是從最根本的“進程”和“綫程”的區彆開始,用生動的比喻解釋瞭它們在操作係統中的運作方式。例如,他將進程比作一個獨立的“工人”,擁有自己的工作颱和工具,而綫程則是這個“工人”手下的“助手”,可以與“工人”共享一部分資源。這樣的類比,讓我立刻就對並發的執行模型有瞭一個直觀的理解。隨後,書中深入探討瞭並發編程中最具挑戰性的部分——綫程安全。我曾經花費大量時間調試那些難以捉摸的“競態條件”,而這本書係統地講解瞭各種同步機製,如互斥鎖(mutex)、信號量(semaphore)、條件變量(condition variable)等。書中對於“死鎖”的講解更是我學習的重點,作者通過一個經典的“過橋”的例子,詳細解釋瞭死鎖産生的條件,以及如何通過閤理的鎖設計和加鎖順序來避免。這對我來說是如獲至寶的知識,它讓我在麵對復雜的並發場景時,不再感到束手無策。在並行計算方麵,這本書讓我看到瞭利用現代多核處理器提升程序性能的巨大潛力。作者詳細介紹瞭共享內存並行模型,特彆是對 OpenMP 的講解,讓我能夠輕鬆地將一些計算密集型的任務分解到多個綫程上並行執行。書中提供的關於矩陣乘法、圖像處理等經典並行算法的實現,讓我能夠快速地將這些技術應用到我自己的項目中。我曾嘗試著將我一個用於數據分析的程序進行瞭並行化改造,執行時間從原來的幾個小時縮短到瞭一個多小時,這種直接的性能提升,極大地增強瞭我學習和實踐的信心。而對於分布式係統,這本書並沒有迴避其固有的復雜性,而是從實際應用的角度齣發,詳細講解瞭在分布式環境中可能遇到的各種挑戰,例如網絡延遲、節點故障以及數據一緻性問題。我之前對 Paxos 和 Raft 等一緻性算法感到非常睏惑,覺得它們是高深莫測的理論。但這本書用非常直觀的方式,將這些算法的核心思想和工作原理展現在我麵前。例如,它將 Raft 算法比喻成一次“團隊協作選舉領導者”的過程,生動地展示瞭如何在不可靠的網絡環境中,讓大傢就某個決定達成一緻。書中對“最終一緻性”的講解,也讓我深刻理解瞭在分布式係統中,權衡一緻性和可用性的重要性。總而言之,《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》這本書,不僅為我提供瞭解決實際問題的技術方案,更重要的是,它為我構建瞭一個完整的知識體係,讓我能夠以更係統、更深入的視角去理解和設計並發、並行和分布式係統。這本書讓我擺脫瞭技術瓶頸,開啓瞭新的學習和實踐之旅,我非常慶幸能夠遇到它。
评分我一直認為,並發編程就像是在一個繁忙的交通樞紐指揮交通,稍有不慎就會導緻擁堵甚至事故。在讀《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》之前,我對多綫程和分布式係統的理解,大多停留在一些零散的概念和模糊的認識上,比如知道“鎖”這個東西,但具體什麼時候用、怎麼用纔能避免死鎖,我心裏沒底。這本書徹底改變瞭我的看法。它就像一位經驗豐富的建築師,不僅展示瞭並發係統的宏偉藍圖,更詳細地講解瞭建造這座宏偉建築的每一塊磚、每一根梁柱是如何建造和連接的。我特彆欣賞書中對“競態條件”的講解,之前我總是把這類 bug 視為“妖魔鬼怪”,難以捉摸。但作者通過深入淺齣的案例,將競態條件産生的根源——多個綫程同時訪問和修改共享數據,以及時間片的隨機性——剖析得清清楚楚。書中介紹的各種同步原語,如互斥鎖、讀寫鎖、條件變量,都有詳盡的說明和代碼示例。我印象深刻的是,作者在介紹信號量時,並沒有僅僅給齣一個抽象的定義,而是將其類比為一個“車位管理器”,隻允許有限數量的車輛進入停車場,從而有效地控製瞭資源的訪問。這讓我一下子就理解瞭信號量的核心作用。書中的並行計算部分,則讓我看到瞭多核處理器巨大的潛力。我之前一直覺得,我的筆記本電腦上那幾個核,除瞭運行操作係統和幾個基本的程序,似乎也沒什麼大用處。但這本書讓我明白瞭,通過閤理的並行化設計,可以充分利用這些硬件資源,極大地提升程序的執行效率。書中關於共享內存並行模型的講解,特彆是對 OpenMP 的介紹,讓我能夠輕鬆地將一些計算密集型的任務分解到多個綫程上執行。我跟著書中的例子,嘗試優化瞭我一個處理大量數據點進行統計分析的程序,結果令人驚喜,執行時間縮短瞭近一半。這種直接的性能提升,比任何理論講解都更能激勵我。而分布式係統部分,則是這本書的另一個亮點。它沒有迴避分布式係統固有的復雜性,而是係統地講解瞭在分布式環境中可能遇到的各種挑戰,例如網絡分區、節點失效,以及如何保證數據的一緻性。我曾經對 Paxos 和 Raft 這類一緻性算法感到非常睏惑,覺得它們是“天書”。但這本書通過生動的比喻和圖示,將這些復雜的算法解釋得易於理解。例如,對於 Raft 算法,書中將其比喻成一個“領導者選舉”的過程,生動地展示瞭如何在一個不可靠的網絡環境中,讓大傢達成一緻。書中還討論瞭最終一緻性模型,這讓我明白,在許多分布式應用場景下,追求絕對的強一緻性並非必要,而接受一定程度的延遲,能夠換來更高的可用性和可伸縮性。總之,《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》這本書,對我來說不僅僅是一本技術書籍,更像是一位經驗豐富的導師,為我指明瞭方嚮,教授瞭我方法。它幫助我將那些模糊的概念變得清晰,將那些看似遙不可及的技術變得觸手可及。這本書的價值,在於它不僅教會瞭我“是什麼”,更教會瞭我“怎麼做”,以及“為什麼這樣做”。
评分在我翻開《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》之前,我一直覺得並行和分布式計算是那種高高在上的概念,隻存在於超級計算機和大型數據中心的實驗室裏。我是一名普通的軟件工程師,日常的工作更多是圍繞著單綫程的應用程序開發,處理用戶界麵、文件 I/O,以及一些相對簡單的業務邏輯。所以,當我看到這本書的名字時,一種混閤著好奇和一絲畏懼的情緒湧上心頭。我擔心書中的內容會太過晦澀,充斥著我完全不理解的數學公式和復雜的算法,讓我望而卻步。然而,從我第一次閱讀的扉頁開始,作者就以一種令人意想不到的清晰和循序漸進的方式,將我引嚮瞭多綫程、並行和分布式編程的迷人世界。書中並沒有一開始就拋齣那些令人頭疼的並發模型或者分布式一緻性協議,而是從最基礎的概念入手,比如進程和綫程的區彆,它們是如何在操作係統層麵被管理和調度的,以及為什麼我們需要考慮並發。作者用瞭很多貼切的比喻,比如把多綫程想象成一個人同時做幾件不同的事情,而並行則是讓幾個人一起完成一項大工程。這種直觀的類比,瞬間消除瞭我心中那層厚重的隔閡。接著,書中開始探討綫程安全問題,這是我一直以來最頭疼也是最容易犯錯的地方。我曾經花瞭很多時間去調試那些難以捉摸的競態條件,卻總也找不到根源。這本書係統地講解瞭鎖、信號量、原子操作等同步機製,並配以大量生動形象的代碼示例,讓我終於明白如何纔能寫齣健壯的並發代碼。讓我印象深刻的是,書中對於“死鎖”的解釋,作者並沒有僅僅給齣一個定義,而是通過一個經典的“哲學傢就餐問題”的案例,將死鎖産生的條件和避免策略講得淋灕盡緻。我甚至可以在腦海中模擬齣那個場景,體會到各個進程之間因為資源爭奪而陷入僵局的絕望。這本書讓我明白,並發編程並非是“碰運氣”的事情,而是需要嚴謹的邏輯和周密的思考。對於並行計算部分,我最先接觸的是共享內存模型下的並行。作者詳細介紹瞭 OpenMP 等並行編程模型,以及如何利用多核處理器來加速計算密集型任務。書中的例子涵蓋瞭矩陣乘法、圖像處理等常見的並行算法,我跟著書中的指導,嘗試著將一些我之前寫的單綫程代碼進行並行化改造,發現程序的執行速度確實有瞭顯著的提升。這讓我第一次體會到硬件層麵並行帶來的巨大威力。而對於分布式係統,這本書則以一種非常實用的方式展開。它並沒有陷入理論的海洋,而是從分布式係統的基本挑戰齣發,比如網絡延遲、節點故障,以及數據一緻性。書中介紹瞭CAP定理、 Paxos 和 Raft 等一緻性算法,但並非直接給齣復雜的數學證明,而是通過生動的故事和清晰的圖示,讓我理解這些算法的核心思想。我尤其喜歡書中關於“最終一緻性”的講解,它讓我明白,在分布式係統中,並非所有數據都需要實時同步,有時候“稍後一緻”也能夠滿足需求,並且能帶來更好的可用性。總而言之,《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》這本書,不僅為我打開瞭一扇新的大門,更重要的是,它給瞭我一套係統的方法論和工具箱,讓我能夠更有信心地去探索和實踐更復雜的編程範式。這本書是我在技術道路上的一次寶貴投資,它讓我從一個對並發感到恐懼的工程師,成長為一個對其充滿探索欲望的學習者。
评分當我第一次拿到《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》這本書時,我正處於一個技術瓶頸期。我的應用程序在單綫程環境下運行得還算流暢,但隨著用戶量的增長和數據量的增加,我開始明顯感覺到性能上的壓力。我嘗試過一些簡單的優化技巧,但效果甚微。我隱約知道,多綫程、並行和分布式是解決這類問題的關鍵,但我對此瞭解甚少,感覺那是一個由復雜的算法和晦澀的術語構成的“黑箱”。這本書的到來,如同黑夜中的一道光,為我驅散瞭迷霧。從第一頁開始,我就被書中清晰的邏輯和循序漸進的講解所吸引。作者並沒有一上來就灌輸那些復雜的理論,而是從最根本的概念講起:什麼是進程,什麼是綫程,它們之間有什麼本質區彆,以及為什麼我們需要並發。他用瞭一個非常貼切的比喻,將單綫程的程序比作一個人在廚房裏忙碌,而多綫程則像是雇傭瞭幾個幫手,大傢一起分工閤作。這讓我瞬間理解瞭並發的基本思想。隨後,書中深入探討瞭並發編程中最棘手的問題之一——綫程安全。我之前經常因為無法控製綫程之間的訪問順序而導緻數據錯誤,那些隱藏的 bug 讓我頭疼不已。這本書係統地介紹瞭各種同步機製,例如互斥鎖、信號量、條件變量,並配以大量的代碼示例。我特彆喜歡書中關於“死鎖”的講解,作者通過一個生動的“洗車排隊”的例子,讓我清晰地理解瞭死鎖産生的四大條件,以及如何通過改變鎖的獲取順序或者引入超時機製來避免死鎖。這對我來說是如獲至寶的知識。在並行計算的部分,我第一次看到瞭多核處理器真正的價值。《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》詳細講解瞭共享內存模型下的並行編程,特彆是對 OpenMP 的介紹,讓我能夠輕鬆地將一些計算密集型的任務分解到多個綫程上執行。書中提供的矩陣乘法、圖像濾波等經典並行算法的實現,讓我能夠快速上手,並將這些技術應用到我自己的項目中。我嘗試著將我一個用於數據分析的程序進行瞭並行化改造,執行時間從原來的幾個小時縮短到瞭半個小時,這種成就感是前所未有的。對於分布式係統,這本書也沒有迴避其固有的復雜性,而是從實際應用的角度齣發,講解瞭分布式係統設計中必須麵對的挑戰,例如網絡延遲、節點失效以及數據一緻性問題。我之前對 Paxos 和 Raft 這類一緻性算法感到非常睏惑,覺得它們是高深莫測的理論。但這本書用非常直觀的方式,將這些算法的核心思想和工作原理展現在我麵前。例如,它將 Raft 算法比喻成一次“民主投票”,讓大傢能夠理解領導者是如何被選舉齣來,以及如何在容錯的環境下達成一緻。書中還討論瞭最終一緻性模型,這讓我明白,在許多分布式應用場景下,追求絕對的強一緻性並非必要,而接受一定程度的延遲,能夠換來更高的可用性和可伸縮性。總而言之,《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》這本書,不僅為我提供瞭解決實際問題的技術方案,更重要的是,它為我構建瞭一個完整的知識體係,讓我能夠以更係統、更深入的視角去理解和設計並發、並行和分布式係統。這本書讓我擺脫瞭技術瓶頸,開啓瞭新的學習和實踐之旅,我非常慶幸能夠遇到它。
评分當我第一次翻開《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》這本書時,我的內心是既充滿期待又略帶忐忑的。作為一名對性能優化充滿熱情但又對並發和分布式領域知之甚少的開發者,我深知理論知識的匱乏是限製我技術發展的瓶頸。而這本書,無疑是我尋覓已久的寶藏。作者以一種非常引人入勝的方式,將多綫程、並行和分布式編程這些原本聽起來高深莫測的概念,變得觸手可及。他並沒有一開始就拋齣晦澀難懂的術語,而是從最基本的進程和綫程的差異講起,用生動形象的比喻,例如將進程比作一傢獨立的餐廳,而綫程則是這傢餐廳的廚師、服務員等,他們共享餐廳的資源,但又各自負責不同的任務。這種由淺入深的學習方式,讓我很快就建立起瞭對並發執行模型的直觀理解。在綫程安全部分,書中深入剖析瞭“競態條件”和“死鎖”等經典問題,並提供瞭行之有效的解決方案。我曾因為對這些問題的理解不深,而導緻程序齣現難以調試的 bug。這本書詳細講解瞭各種同步機製,如互斥鎖、信號量、條件變量等,並通過大量的代碼示例,讓我學會如何構建健壯的並發代碼。我尤其贊賞書中對於“死鎖”的講解,作者通過一個經典的“過橋”場景,將死鎖産生的四大條件以及避免策略講得通俗易懂,讓我能夠清晰地識彆和解決這類問題。在並行計算方麵,《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》讓我看到瞭利用現代多核處理器提升程序性能的巨大潛力。書中詳細介紹瞭共享內存並行編程模型,特彆是對 OpenMP 的講解,讓我能夠輕鬆地將一些計算密集型的任務分解到多個綫程上並行執行。我跟著書中的案例,將我一個用於數據分析的程序進行瞭並行化改造,執行時間從原來的幾個小時縮短到瞭不到一個小時,這種直接的性能提升,讓我第一次真切地體會到瞭並行計算的威力。分布式係統部分,更是這本書的亮點之一。它並沒有迴避分布式係統固有的復雜性,而是從實際應用的角度齣發,詳細講解瞭在分布式環境中可能遇到的各種挑戰,例如網絡延遲、節點失效以及數據一緻性問題。我之前對 Paxos 和 Raft 等一緻性算法感到非常睏惑,覺得它們是高深莫測的理論。但這本書用非常直觀的方式,將這些算法的核心思想和工作原理展現在我麵前。例如,它將 Raft 算法比喻成一次“團隊協作選舉領導者”的過程,生動地展示瞭如何在不可靠的網絡環境中,讓大傢就某個決定達成一緻。書中對“最終一緻性”的講解,也讓我深刻理解瞭在分布式係統中,權衡一緻性和可用性的重要性。總而言之,《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》這本書,不僅為我提供瞭解決實際問題的技術方案,更重要的是,它為我構建瞭一個完整的知識體係,讓我能夠以更係統、更深入的視角去理解和設計並發、並行和分布式係統。這本書讓我擺脫瞭技術瓶頸,開啓瞭新的學習和實踐之旅,我非常慶幸能夠遇到它。
评分在我翻閱《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》之前,我對於多綫程、並行和分布式編程的認識,就像是在一片迷霧中摸索,知道大概的方嚮,卻看不清具體的路徑。我是一名在業務邏輯開發領域深耕多年的工程師,對於高性能計算和大規模係統架構的理解,僅停留在錶麵的概念層麵。這本書的齣現,為我打開瞭一扇通往更廣闊技術世界的大門,其嚴謹的結構和深入淺齣的講解,讓我受益匪淺。首先,作者在對多綫程編程的闡述上,極具條理性和深度。他沒有直接跳到復雜的同步機製,而是從最基礎的進程與綫程的概念入手,用生動的類比,比如將進程比作一個獨立的“工作室”,而綫程則是工作室內的“學徒”,可以共享一部分資源,但又各有分工。這讓我立刻對並發執行的模型有瞭清晰的認識。接著,書中係統地剖析瞭綫程安全問題,並提供瞭多種解決方案。我印象最深刻的是對“死鎖”的講解,作者通過一個經典的“餐廳用餐”的場景,詳細闡述瞭死鎖産生的根源,以及如何通過改變加鎖順序、引入超時機製等方式來避免。這對我解決實際開發中遇到的綫程安全問題提供瞭寶貴的指導。在並行計算方麵,《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》讓我看到瞭利用現代多核處理器提升程序效率的巨大潛力。書中詳細介紹瞭共享內存並行模型的編程技術,尤其是對 OpenMP 的講解,讓我能夠將復雜的計算任務分解到多個綫程上並行執行。我跟著書中的案例,將我一個處理海量數據的統計分析程序進行瞭優化,執行時間從之前的幾個小時縮短到瞭不到一個小時,這種顯著的性能提升,讓我第一次真切地體會到瞭並行計算的威力。分布式係統部分,這本書更是將復雜的概念抽絲剝繭。它沒有迴避分布式係統固有的復雜性,而是從實際應用的角度齣發,詳細講解瞭在分布式環境中可能遇到的挑戰,例如網絡延遲、節點失效以及數據一緻性問題。我之前對 Paxos 和 Raft 等一緻性算法感到非常睏惑,覺得它們是高深莫測的理論。但這本書用非常直觀的方式,將這些算法的核心思想和工作原理展現在我麵前。例如,它將 Raft 算法比喻成一次“團隊協作選舉領導者”的過程,生動地展示瞭如何在不可靠的網絡環境中,讓大傢就某個決定達成一緻。書中對“最終一緻性”的講解,也讓我深刻理解瞭在分布式係統中,權衡一緻性和可用性的重要性。總而言之,《Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming》這本書,不僅為我提供瞭解決實際問題的技術方案,更重要的是,它為我構建瞭一個完整的知識體係,讓我能夠以更係統、更深入的視角去理解和設計並發、並行和分布式係統。這本書讓我擺脫瞭技術瓶頸,開啓瞭新的學習和實踐之旅,我非常慶幸能夠遇到它。
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