Понимание асинхронного программирования F#

Дело не в «выигранном времени». Асинхронное программирование не ускорит доставку данных. Скорее, речь идет об упрощении ментальной модели параллелизма.

В C #, например, если вы хотите выполнить асинхронную операцию, вам нужно начать возиться с обратными вызовами, передавать локальное состояние этим обратным вызовам и так далее. Для простой операции, подобной той, что описана в Expert F # с двумя асинхронными операциями, вы рассматриваете три, казалось бы, отдельных метода (инициатор и два обратных вызова). Это маскирует последовательный, концептуально линейный характер рабочего процесса: выполнение запроса, чтение потока, печать результатов.

Напротив, асинхронный рабочий процесс на F # делает упорядочение программы очень четким. Вы можете точно сказать, что происходит в каком порядке, просто взглянув на один блок кода. Вам не нужно гнаться за обратными вызовами.

Тем не менее, в F # есть механизмы, которые могут помочь сэкономить время, если выполняется несколько независимых асинхронных операций. Например, вы можете запустить несколько асинхронных рабочих процессов одновременно, и они будут выполняться параллельно. Но в рамках одного экземпляра асинхронного рабочего процесса речь идет прежде всего о простоте, безопасности и понятности: о том, чтобы позволить вам рассуждать об асинхронных последовательностях операторов так же легко, как вы рассуждаете о синхронных последовательностях операторов в стиле C #.

Я думаю, что наиболее Важно понимать, что асинхронные рабочие процессы являются последовательными так же, как обычный код, написанный на F # (или C #, если на то пошло), является последовательным. У вас есть привязки let , которые вычисляются в обычном порядке, и некоторые выражения (которые могут иметь побочные эффекты). Фактически, асинхронные рабочие процессы часто больше похожи на императивный код.

Второй важный аспект асинхронных рабочих процессов заключается в том, что они неблокирующие . Это означает, что у вас могут быть операции, которые выполняются некоторым нестандартным способом и не блокируют поток во время выполнения. (В общем, let! в вычислительных выражениях F # всегда сигнализирует о некотором нестандартном поведении - это может быть возможность неудачи без получения результата в монаде Maybe , или это может быть неблокирующее выполнение для асинхронных рабочих процессов).

С технической точки зрения, неблокирующее выполнение реализуется путем регистрации некоторого обратного вызова, который будет запущен после завершения операции.Относительно простой пример - асинхронный рабочий процесс, который ждет определенное время - это можно реализовать с помощью Таймера без блокировки каких-либо потоков (Пример из главы 13 моей книги, исходный код доступен здесь ):

// Primitive that delays the workflow
let Sleep(time) = 
  // 'FromContinuations' is the basic primitive for creating workflows
  Async.FromContinuations(fun (cont, econt, ccont) ->
    // This code is called when workflow (this operation) is executed
    let tmr = new System.Timers.Timer(time, AutoReset=false)
    tmr.Elapsed.Add(fun _ -> 
      // Run the rest of the computation
      cont())
    tmr.Start() )

Существует также несколько способов использования асинхронных рабочих процессов F # для параллельного или параллельного программирования, однако это просто более сложные способы использования рабочих процессов F # или библиотек, построенных на их основе - они используют преимущества неблокирующего поведения, описанного ранее.

• Вы можете использовать StartChild для запуска рабочего процесса в фоновом режиме - метод дает вам работающий рабочий процесс, который вы можете использовать (используя let! ) позже в рабочем процессе, чтобы дождаться завершения. , а вы можете продолжать заниматься другими делами. Это похоже на Задачи в .NET 4.0, но выполняется асинхронно, поэтому больше подходит для операций ввода-вывода.

• Вы можете использовать Async.Parallel , чтобы создать несколько рабочих процессов и дождаться их завершения (что отлично подходит для операций с параллельными данными). Это похоже на PLINQ, но опять же, async лучше, если вы выполняете некоторые операции ввода-вывода.

• Наконец, вы можете использовать MailboxProcessor , который позволяет вам писать параллельные приложения, используя стиль передачи сообщений (стиль Erlang). Это отличная альтернатива потокам для решения многих проблем.

Это хороший вопрос. Важно отметить, что несколько операторов в async блоках не выполняются параллельно. Блоки async по сути уступают процессорное время другим процессам, пока выполняются асинхронные запросы. Поэтому асинхронный блок в целом не будет выполняться быстрее, чем аналогичная последовательность синхронных операций, но в целом он позволит выполнить больше работы. Если вы хотите выполнять несколько операторов параллельно, вам лучше обратиться к библиотеке Task Parallel Library.