C# Concurrency. Асинхронное программирование и многопоточность

Вступительное слово от сообщества DotNetRu....21

Иллюстрация на обложке....20

Об авторе....19

О книге....16

Кому адресована эта книга....16

Структура издания....16

О примерах программного кода....17

От издательства....18

Благодарности....14

Предисловие....12

Часть I. Основы асинхронного программирования и многопоточности....23

Глава 1. Асинхронное программирование и многопоточность....24

1.1. Что такое многопоточность....25

1.2. Многоядерные процессоры....28

1.3. Асинхронное программирование....31

1.4. Совместное использование многопоточности и асинхронного программирования....33

1.5. Эффективность программного обеспечения и облачные вычисления....34

Итоги главы....35

Глава 2. Компилятор переписывает ваш код....36

2.1. Лямбда-функции....37

2.2. Инструкция yield return....39

Итоги главы....44

Глава 3. Ключевые слова async и await....45

3.1. Сложность асинхронного кода....46

3.2. Знакомство с Task и Task....48

3.2.1. Мы уже приехали?....50

3.2.2. Разбуди меня, когда приедем....51

3.2.3. Синхронный вариант....52

3.2.4. После завершения задачи....53

3.3. Как работают asyncawait....55

3.4. Асинхронные методы void....60

3.5. ValueTask и ValueTask....62

3.6. А что насчет многопоточности?....63

Итоги главы....63

Глава 4. Основы многопоточности....65

4.1. Способы запуска кода в другом потоке....66

4.1.1. Thread.Start....66

4.1.2. Пул потоков....70

4.1.3. Task.Run....72

4.2. Доступ к одним и тем же переменным из нескольких потоков....75

4.2.1. Отказ от общих данных....77

4.2.2. Неизменяемые общие данные....77

4.2.3. Использование блокировок и мьютексов....78

4.2.4. Взаимоблокировки....80

4.3. Замечания о приложениях с графическим пользовательским интерфейсом....81

4.4. Ожидание другого потока....82

4.5. Другие методы синхронизации....83

4.6. Параметры потока....84

4.6.1. Режим выполнения потока в фоне....85

4.6.2. Язык и локаль....85

4.6.3. COM-апартаменты....85

4.6.4. Текущий пользователь....86

4.6.5. Приоритет потока....86

Итоги главы....86

Глава 5. asyncawait и многопоточность....88

5.1. Асинхронное программирование и многопоточность....89

5.2. Где выполняется код после вызова await....92

5.3. Блокировки и asyncawait....95

5.4. Потоки пользовательского интерфейса....98

Итоги главы....100

Глава 6. Когда использовать asyncawait....101

6.1. Преимущества асинхронности на серверах....102

6.2. Преимущества асинхронности в нативных клиентских приложениях....108

6.3. Недостатки asyncawait....109

6.3.1. Асинхронное программирование заразно....109

6.3.2. Асинхронное программирование имеет больше пограничных случаев....111

6.3.3. Многопоточность имеет еще больше пограничных случаев....112

6.3.4. asyncawait это дорого....112

6.4. Когда использовать asyncawait....113

Итоги главы....114

Глава 7. Классические ловушки многопоточности и как их избежать....115

7.1. Частичное обновление....116

7.2. Изменение порядка доступа к памяти при компиляции....119

7.3. Взаимоблокировки....123

7.4. Состояние гонки....130

7.5. Синхронизация....133

7.6. Голодание....135

Итоги главы....138

Часть II. Продвинутое использование asyncawait и многопоточности....139

Глава 8. Обработка последовательности элементов в фоновом режиме....140

8.1. Параллельная обработка элементов....141

8.1.1. Параллельная обработка элементов с помощью класса Thread....142

8.1.2. Параллельная обработка элементов с использованием пула потоков....144

8.1.3. Асинхронная параллельная обработка элементов....146

8.1.4. Класс Parallel....148

8.2. Последовательная обработка элементов в фоновом режиме....152

8.2.1. Последовательная обработка элементов в фоновом режиме с помощью класса Thread....152

8.2.2. Паттерн очереди заданий и BlockingCollection....154

8.2.3. Обработка важных элементов с помощью постоянных очередей....157

Итоги главы....158

Глава 9. Отмена фоновых заданий....160

9.1. Введение в CancellationToken....160

9.2. Отмена с использованием исключения....168

9.3. Получение обратного вызова, когда вызывающий код отменяет операцию....169

9.4. Реализация тайм-аутов....170

9.5. Комбинирование методов отмены....171

9.6. Специальные токены отмены....172

Итоги главы....172

Глава 10. Ожидаем собственные события....174

10.1. Знакомство с TaskCompletionSource....175

10.2. Выбор потока для запуска продолжения....179

10.3. Пример: ожидание инициализации....180

10.4. Пример: адаптация старых API....182

10.5. Асинхронные операции в старом стиле (BeginXXX, EndXXX)....183

10.6. Пример: асинхронные структуры данных....184

Итоги главы....187

Глава 11. Выбор потока для выполнения асинхронного кода....188

11.1. Поведение await в многопоточной среде....189

11.1.1. await в потоках пользовательского интерфейса....190

11.1.2. await в потоках, отличных от потока пользовательского интерфейса....191

11.2. Контексты синхронизации....193

11.3. Переключение потоков ConfigureAwait(false)....197

11.4. Дополнительные параметры ConfigureAwait....204

11.5. Task.Yield: возможность выполнить другой код....205

11.6. Планировщики задач....207

Итоги главы....209

Глава 12. asyncawait и исключения....211

12.1. Исключения и асинхронный код....211

12.2. await и AggregateException....215

12.3. Потеря исключений....216

12.4. Исключения и методы async void....217

Итоги главы....217

Глава 13. Потокобезопасные коллекции....219

13.1. Проблемы использования обычных коллекций....220

13.2. Потокобезопасные коллекции....225

13.2.1. ConcurrentDictionary....225

13.2.2. BlockingCollection....229

13.2.3. Асинхронные альтернативы BlockingCollection....232

13.2.4. ConcurrentQueue и ConcurrentStack....233

13.2.5. ConcurrentBag....234

13.2.6. Когда следует использовать потокобезопасные коллекции....235

13.2.7. Когда не следует использовать потокобезопасные коллекции....235

13.3. Неизменяемые коллекции....235

13.3.1. Как работают неизменяемые коллекции....236

13.3.2. Как использовать неизменяемые коллекции....242

13.3.3. ImmutableInterlocked....244

13.3.4. ImmutableDictionary....245

13.3.5. ImmutableHashSet и ImmutableSortedSet....246

13.3.6. ImmutableList....247

13.3.7. ImmutableQueue и ImmutableStack....248

13.3.8. ImmutableArray....248

13.3.9. Когда использовать неизменяемые коллекции....250

13.4. Замороженные коллекции....250

13.4.1. Когда использовать замороженные коллекции....252

Итоги главы....252

Глава 14. Асинхронная генерация коллекций await foreach и IAsyncEnumerable....255

14.1. Итерации по асинхронной коллекции....256

14.2. Создание асинхронной коллекции....258

14.3. Отмена итерации по асинхронной коллекции....261

14.4. Другие варианты....264

14.5. IAsyncEnumerable и LINQ....264

14.6. Пример: итерации по данным, получаемым асинхронно....265

14.7. Пример: асинхронная очередь, подобная BlockingCollection....266

Итоги главы....269

Асинхронные и многопоточные программы могут выполнять несколько задач одновременно, не теряя скорости или надежности. Но правильная организация параллельного выполнения может вызвать затруднения даже у опытных разработчиков. Эта практическая книга научит вас создавать параллельные приложения на C#, работающие с максимальной скоростью и не имеющие взаимоблокировок и других проблем синхронизации, которые ухудшают производительность и требуют огромных усилий для их обнаружения.