Silverlight游戏开发并行编程学习笔记 - 1
前言：
其实并行编程和语言并没有必然的联系，和游戏开发也没有什么必然的关系。把它们联系在一起的是我，因为我想在Silverlight游戏开发中使用并行编程来获得更好的效果。
有并行编程经验的朋友们都知道并行编程非常困难而且艰巨，但它是在摩尔定律失去作用后的唯一希望。
并行编程是一门科学和艺术完美结合的学科。——多么好的句子！科学与艺术。不论多么艰难，都值得付出努力。
第一节：自旋锁和争用
在互斥协议中不能获取锁的时候：自旋锁和阻塞是两种处理的方法，也可以把两者结合起来使用。
在目前的情况下，我只能使用C#来进行开发，或许F#在并行编程方面有着更好的表现，可惜，我还没有掌握它。但在学习的过程中，似乎看到有这样一种倾向，C#尽可能的借用着F#的东西，或者说是函数编程的东西，虽然C#完全实现函数编程可能是一种灾难，但这种倾向仍然随处可见。
（1）选择恒定的原子值类型数据：一旦它们被创建，值就是固定的，不能修改。恒定类型天然具有线程安全性的特点，多访问者可以同时访问相同的内容。实现恒定类型并不容易，很多时候需要Clone one copy,把对象分解为自然的单一的实体结构。这个值要么是默认值，要么就是新值。在.Net 里的时间日期结构就是一个很好的例子，当你改变其中任意一个数据时，实际上是一个新的数据了。2010年6月21日被修改为了2010年6月22日，你还认为是同一个日期吗？
为了创造一个恒定类型，要确保用户没有机会来修改内部状态，从派生类修改也不行，被动的可变的改变要实现“Defensive Copy”，我理解Clone一个数据作为一个折中方案来平衡变与不变。在引用类型数组中，用户通过了另一个引用到这个存储空间上的对象（我更习惯于称之为指向这个存储空间的域，虽然我不懂C++）来修改恒定结构，为了阻止他，就做出一个一个Defensive Copy。除了这样一个Defensive Copy，还可以参考 String 和 StringBuilder。（string 一旦初始化就不能再被修改，每次的改动实际上都生成了新的字符串，因此多次的字符串操作会产生较多的内存垃圾碎片）这样一对类。在多次操作A'类（例如StringBuilder）后生成一个恒定的A类（string）。这些听起来有点复杂（想念F#了吧）但这些努力都是值得的，恒定类型更加简单，而且容易维护。不要着急写set/get,停留一下，看看有没有更好的方法。实际上，在程序开发中，简单往往比复杂更好。
在并行编程中，所有的想当然都是危险的，我们必须要了解相当的多处理器硬件知识和编译原理。在多个变量之间，编译器有可能把各个线程的对变量的处理进行不同顺序的操作，多处理器的存储器的写操作并不一定会在操作时生效。这看起来有点奇怪？但别忘了，计算机硬件也是一门复杂的学科，记得我在学习 Mainboard 的时候，清楚地记得一句话“即便主板的发明者也不能够弄明白每一个细节”。在大多数程序中，并不要求写操作在存储器中立即生效，存在一个特殊的“写缓冲区”（也被称作存储缓冲区），只有在需要的时候才会被写入内存。写操作 --->写缓冲区---->内存。写缓冲往往会带来操作的重拍序，线程A对a的写操作在一个缓冲区中被延迟，a就有可能在线程A读了b之后才到达内存，这或许就会和你最开始的设计意图相反。或许你会考虑设置一些东西，迫使A对a的写操作强制生效，但得到的忠告是：这样做的代价是昂贵的。
让我们回想一下总线结构（这让想起来一些大学时的噩梦，在接触到那些课本后，我基本上绝望了，My God，这实在理解不了。可为什么我现在觉得这一切似乎都非常顺理成章）。总线结构是一种典型的多处理器系统结构，通过总线的共享来进行通信，处理器和存储控制器都可以在总线上监听，但一个时刻只能有一个处理器（存储控制器）在广播。讨论会的时候，掌握麦克风的总只能是一个人。在每个处理器上都有一个高速缓存（cache），cache和处理器的关系更加亲密，在从内存读数据是，首先是检查对应的内存地址中是否存在于Cache中，如果在，则马上加载它，如果不在，则产生一个“Cache 缺失”，接着处理器在总线上广播这个地址，其他处理器监听总线，如果某个处理器在自己的Cache中发现了这个地址，这广播出来做为相应，如果都没有发现，则以内存中该地址的值作为响应。（这听起来像是在找东西。）请注意最后一句话，如果到内存中寻找这个值就不太妙了，对内存的访问要比对Cache的访问多出几个数量级的时钟周期，所以需要尽量地避免Cache 缺失。
基于上面的论述，在设计锁的时候，应当尽量的“自旋”，在Cache中反复；而不是去反复总线。大家看到了，总线是一条单行道，在这上面的调用，会延迟所有的线程，即便这个线程没有等待一个Lock。还会发生更糟糕的事情，保有Lock Copy 的处理器会从Cache把它们丢弃，从而造成每一个处理器都 Cache 缺失，来通过总线重新获取一遍，这本来是毫无必要的，因为这个Lock没有被修改。这还不算最糟糕的，想象一下吧，一个人在台上用麦克风呼喊着，需要一杯可乐来解渴，会场中只有你手头有一听，但可惜的是，你不能够马上给他，因为：还不轮到你发言；这就像想要释放Lock的线程却被延迟着一样。
你现在是一个混乱局面的调度者，一个交通管理员，一个疏导者。现在你需要做什么呢？可以想象，你会大声喊着：“请安静，请安静。请挤在麦克风前面的A线程先生，B线程先生...F线程先生都让一让...”，Very Good,这样的时候，挤在一起只会让情况更糟，大家稍微退退反而可以获得更多的机会。退多少呢？这时候需要发挥绅士风度了，在尝试获取这个Lock之前，先后退。如果仍然没有得到这个锁，就退的更远，因为这意味着，争用的人实在太多，而大家做出的让步又太少，所以仍然混乱，需要继续退后。
道理就是这样，至于代码中怎么实现，大家八仙过海吧。
我在程序开发中强调一点，就是设计的思想，在写代码之前，最好是理清自己的思路。然后在这样一个思路的指导下去实现代码。设计的思想，并不是要保证思路是正确的，而是保证有一个思路，那么即便你是错误的也知道自己错在哪里，如果是正确的，那么正确在哪里。而不是浑浑噩噩地摇骰子般地按F5。
已经写了不少了，希望大家打开IDE，开始编写代码了。不管你是不是和我一样是Silverlight程序员，我都希望您能够有所收益。
参考图书：
《多处理器编程的艺术》《改善C#程序的50种方法》。
注：
其实写博客的时间不长，一向懒惰，自己水平也不高，很多东西都是拾人牙慧，加入了一些自己的理解，另外就是在游戏开发中如何实现各种技术可能有些经验；这有个问题，我不知道在自己的博客中引用这些高手的东西是否妥当，虽然我肯定我不会把自己的博客有什么商业应用，但仍然有所疑虑，是不是要做更多的事情，比如给这些书的作者发个Email，有知道这方面知识的朋友，希望能有所指教。之所以开始写博生活，也是基于共享的精神，想把自己的一些心得分享出来。我不是巨人，做个垫脚石吧。
这样多线程的东西，说实在话，非常没有把握。如果您觉得错误实在太多，有害而无益，请多多指教，尽管拍砖，我会把这个停掉的。再次感谢和抱歉。
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