概述C#代码协同执行-c#协同程序

C#代码协同执行的支持机制

几个月前我曾大致分析过 C# 2.0 中 iterator block 机制的实现原理，《C# 2.0 中Iterators的改进与实现原理浅析》，文中简要介绍了 C# 2.0 是如何在不修改 CLR 的前提下由编译器，通过有限状态机来实现 iterator block 中 yield 关键字。实际上，这一机制的最终目的是提供一个C#代码协同执行的支持机制。

using System.Collections.Generic;  
 
public class Tokens : IEnumerable<string> 
{  
public IEnumerator<string> GetEnumerator()  
{  
for(int i = 0; i<elements.Length; i++)  
yield elements[i];  
}  
 
}  
 
foreach (string item in new Tokens())  
{  
Console.WriteLine(item);  
}

在这段代码执行过程中，foreach 的循环体和 GetEnumerator 函数体实际上是在同一个线程中交替执行的。这是一种介于线程和顺序执行之间的协同执行模式，之所以称之为协同（Coroutine），是因为同时执行的多个代码块之间的调度是由逻辑隐式协同完成的。顺序执行无所谓并行性，而线程往往是由系统调度程序强制性抢先切换，相对来说Win3.x 中的独占式多任务倒是与协同模型比较类似。
就协同执行而言，从功能上可以分为行为、控制两部分，控制又可进一步细分为控制逻辑和控制状态。行为对应着如何处理目标对象，如上述代码中：行为就是将目标对象打印到控制台；控制则是如何遍历这个 elements 数组，可进一步细分为控制逻辑（顺序遍历）和控制状态（当前遍历到哪个元素）。下面将按照这个逻辑介绍不同语言中如何实现和模拟这些逻辑。

以 Ruby 语言（语法类似 Python）介绍了 Iterator 机制是如何简化遍历操作的代码。实际上中心思想就是将行为与控制分离，由语言层面的支持来降低控制代码的薄记工作。

deftextfiles(dir)  
Dir.chdir(dir)  
 
Dir["*"].eachdo|entry|  
yielddir+"\"+entryif/^.*.txt$/=~entry  
 
ifFileTest.directory?(entry)  
textfiles(entry){|file|yielddir+"\"+file}  
end  
end  
Dir.chdir("..")  
end  
 
textfiles(“c:\”){|file|  
putsfile  
}

例如上面这段 Ruby 的递归目录处理代码中，就采用了与 C# 2.0 中完全类似的语法实现协同执行支持。

对 C# 1.0 和 C++ 这类不支持协同执行的语言，协同执行过程中的状态迁移或者说执行绪的调度工作，需要由库和使用者自行实现，例如 STL 中的迭代器 (iterator) 自身必须保存了与遍历容器相关的位置信息。例如在 STL 中实现协同执行：

#include<vector> 
#include<algorithm> 
#include<iostream> 
 
//ThefunctionobjectmultipliesanelementbyaFactor  
template<classType> 
classMultValue  
{  
private:  
TypeFactor;//Thevaluetomultiplyby  
public:  
//Constructorinitializesthevaluetomultiplyby  
MultValue(constType&_Val):Factor(_Val){  
}  
 
//Thefunctioncallfortheelementtobemultiplied  
voidoperator()(Type&elem)const  
{  
elem*=Factor;  
}  
};  
 
intmain()  
{  
usingnamespacestd;  
 
vector<int>v1;  
 
//  
 
//Usingfor_eachtomultiplyeachelementbyaFactor  
for_each(v1.begin(),v1.end(),MultValue<int>(-2));  
}

虽然 STL 较为成功的通过迭代器、算法和谓词，将此协同执行逻辑中的行为和控制分离，谓词表现行为(MultValue<int>、迭代器(v1.being(), v1.end())表现控制状态、算法表现控制逻辑(for_each)，但仍然存在编写复杂，使用麻烦，并且语义不连冠的问题。以上介绍C#代码协同执行的支持机制。

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