并发和异步编程的设计模式.pptx

并发和异步编程的设计模式

异步编程的协程实现

发布-订阅消息总线设计

工作窃取并发模型的应用

无锁数据结构的并发控制

锁的粒度与性能权衡

读-写锁的并发管理

并发哈希表的实现原理

事件循环在Node.js中的应用ContentsPage目录页

发布-订阅消息总线设计并发和异步编程的设计模式

发布-订阅消息总线设计发布-订阅消息总线设计主题名称：概念和架构1.发布-订阅消息总线是一种异步通信机制，其中发布者将消息发送到主题，而订阅者从接收消息。2.主题是一个逻辑通道，将发布者和订阅者分组，以便根据特定兴趣或类别接收和处理消息。3.消息总线负责路由消息到适当的订阅者，并确保高效可靠的交付。主题名称：发布者-订阅者解耦1.发布-订阅消息总线通过解耦发布者和订阅者来促进松散耦合。2.发布者无需知道谁正在订阅他们的消息，而订阅者无需知道谁在发布消息。3.这种解耦使应用程序组件能够独立开发和部署，从而提高了灵活性和可维护性。

发布-订阅消息总线设计主题名称：可扩展性和弹性1.消息总线设计为可扩展，以适应不断增长的消息数量和参与者数量。2.它利用水平扩展技术，如分区和复制，以并行处理大量消息并提高可用性。3.弹性功能（如故障转移和重新订阅）确保消息在中断期间不会丢失，从而提高了系统可靠性。主题名称：基于内容的路由1.消息总线通过基于内容的路由将消息发送到相关的订阅者。2.订阅者可以指定感兴趣的主题或消息属性，从而只接收与他们相关的信息。3.基于内容的路由优化了消息传递，减少了不必要的网络流量和处理开销。

发布-订阅消息总线设计1.消息总线可以提供持久的消息传递，确保消息即使在重新启动或故障后也不丢失。2.持久性通常通过持久化存储实现，例如数据库或文件系统。3.消息传递保证，如至少一次交付或按顺序交付，可确保关键消息的可靠交付。主题名称：趋势和前沿1.事件驱动的架构（EDA）的兴起正在推动消息总线在实时数据处理和分布式系统中的应用。2.无服务器架构和微服务正在促进基于消息总线的松散耦合和可扩展性。主题名称：消息持久性和保证

工作窃取并发模型的应用并发和异步编程的设计模式

工作窃取并发模型的应用工作窃取并发模型的应用：1.线程池的设计：工作窃取并发模型可以使用线程池来管理线程，每个线程都从一个共享队列中窃取任务进行执行。这种设计可以减少创建和销毁线程的开销，提高并发性能。2.负载均衡：工作窃取模型中的线程可以自动进行负载均衡，当某个线程没有任务可执行时，它会从其他线程窃取任务。这种机制可以确保所有线程都得到充分利用，提高并行效率。3.可扩展性：工作窃取模型易于扩展，随着任务数量的增加，可以动态添加或删除线程，以匹配所需的工作量，保持高性能。数据结构的设计：1.任务队列：工作窃取模型使用共享队列来存储任务，线程从队列中窃取任务来执行。队列的数据结构选择对于并发性能至关重要，常用的选择包括无锁队列和有锁队列。2.窃取标志：为了避免线程同时窃取同一个任务，引入窃取标志，当线程窃取任务时，它将标志设置为已被窃取，防止其他线程窃取同一任务。3.队列分区：为了提高并发性，队列可以划分为多个分区，每个线程负责窃取特定分区中的任务，减少线程冲突。

工作窃取并发模型的应用负载平衡算法：1.贪婪算法：贪婪算法会尽可能多地从其他线程窃取任务，以最大化任务执行效率。然而，它可能会导致某些线程过载，而其他线程空闲。2.随机算法：随机算法从随机线程窃取任务，以避免贪婪算法的问题。这种算法可以实现较好的负载均衡，但可能导致任务执行效率较低。3.自适应算法：自适应算法结合了贪婪和随机算法的优点，它会根据线程负载动态调整窃取策略，以实现性能和负载均衡的平衡。窃取策略：1.本地窃取：线程首先从同一处理器上的其他线程窃取任务，以减少内存访问开销。2.远程窃取：如果本地没有任务可窃取，线程会从远程处理器上的其他线程窃取任务。这种策略可以提高任务执行效率，但需要考虑网络延迟。3.自旋窃取：当线程没有任务可窃取时，它会自旋一段时间，等待其他线程添加新任务。这种策略可以避免频繁的线程切换开销，但可能会导致CPU浪费。

工作窃取并发模型的应用任务调度：1.任务粒度：任务的粒度对并发性能有影响，粒度较小的任务可以提高并行度，但会增加线程切换开销。2.任务依赖性：考虑任务之间的依赖性可以提高任务执行效率，例如，可以通过将依赖任务分配给同一线程来避免同步开销。

无锁数据结构的并发控制并发和异步编程的设计模式

无锁数据结构的并发控制并发和异步编程的设计模式：无锁数据结构的并发控制主题名称：无锁数据结构：原理和优势1.无锁数据结构通过消除对互斥锁的依赖，实现并发访问。2.无锁数据结构通常采用原子