编程语言的发展趋势及未来方向（6）：并发

这是Anders Hejlsberg(不用介绍这是谁了吧)在比利时TechDays 2010所做的开场演讲。由于最近我在博客上关于语言的讨论比较多，出于应景，也打算将Anders的演讲完整地听写出来。在上一部分中，Anders谈论了“元编程”及他正在努力的“编译器即服务”功能。在这一部分中，Anders则谈论了“并发”，这也是他眼中编程语言发展的三种趋势之一，并演示了.NET 4.0中并行库的神奇效果。

如果没有特别说明，所有的文字都直接翻译自Anders的演讲，并使用我自己的口语习惯表达出来，对于Anders的口误及反复等情况，必要时在译文中自然也会进行忽略。为了方便理解，我也会将视频中关键部分进行截图，而某些代码演示则会直接作为文章内容发表。

(听写开始，接上篇)

好，最后我想谈的内容是“并发”。

听说过摩尔定律的请举手……几乎是所有人。那么多少人听说了摩尔定律已经结束了呢?嗯，还是有很多人。我有好消息，也有坏消息。我认为摩尔定律并没有停止。摩尔定律说的是：可以在集成电路上低成本地放置晶体管的数目，约每两年便会增加一倍。有趣的是，这个定律从60年代持续到现在，而从一些迹象上来看，这个定律会继续保持20到30年。

摩尔定理有个推论，便是说时钟速度将根据相同的周期提高，也就是说每隔大约24个月，CPU的速度便会加倍──而这点已经停止了。再来统计一下，你们之中有谁的机器里有20GHz的CPU?看到了没?一个人都没有。但如果你从五年前开始计算的话，现在我们应该已经在使用20GHz的CPU了，但事实并非如此。这点在五年前就停止了，而且事实上最大速度还有些下降，因为发热量实在太大了，会消耗许多能源，让电池用的太快。

有些物理方面的基础因素让CPU不能运行的太快。然而，另一意义上的摩尔定理出现了。我们还是可以看到容量的增加，因为可以在同一个表盘上放置多个CPU了。目前已经有了双核、四核，Intel的CTO在三年前说，十年后我们可以出现80核的处理器。

到了那个时候，你的任务管理器中就可能是这样的。似乎有些吓人，不过这是我们实验室中真实存在的128核机器。你可以看到，计算能力已经完全用上了。这便是个问题，比如你在这台强大的机器上进行一个实验，你自然希望看到100%的使用状况，不过传统的实验都是在一个核上执行的，所以我们面临的挑战是，我们需要换一种写程序的方式来利用此类机器。

我的一个同事，Herb Sutter，他写过一篇文章，谈到“免费的午餐已经结束了”。没错，我们已经不能写一个程序，然后对客户说：啊，未来的硬件会让它运行的越来越快，我们不用关心太多──不，已经不会这样了，除非你换种不同的写法。实话说，这是个挑战，也是个机遇。说它是个挑战，是因为并发十分困难，至今我们对此还没有简单的答案，稍后我会演示一些正有所改善的东西，但……这也是一个机遇，在这样的机器上，你的确可以用完所有的核，这样便能获得性能提高，不过做法需要有所不同。

多核革命的一个有趣之处在于，它对于并发的思维方式会有所改变。传统的并发思维是在单个CPU上执行多个逻辑任务，使用旧有的分时方式、时间片模型来执行多个任务。但是，你想一下便会发现如今的并发情况正好相反，现在是要将一个逻辑上的任务放在多个CPU上执行。这改变了我们编写程序的方式，这意味着对于语言或是API来说，我们需要有办法来分解任务，把它拆分成多个小任务后独立的执行，而传统的编程语言中并不关注这点。

使用目前的并发API来完成工作并不容易，比如使用Thread，ThreadPool，lock，Monitor等等，你无法太好的进展。不过.NET 4.0提供了一些美妙的事物，我们称之为.NET并行扩展。它是一种现代的并发模型，将逻辑上的任务并发与我们实际使用的的物理模型分离开来。以前我们的API都是直接处理线程，也就是(上图)下方橙色的部分，不过有了.NET并行扩展之后，你可以使用更为逻辑化的编程风格。任务并行库(Task Parallel Library)，并行LINQ(Parallel LINQ)以及协调数据结构(Coordination Data Structures)让你可以直接关注逻辑上的任务，而不必关心它们是如何运行的，或是使用了多少个线程和CPU等等。

下面我来简单演示一下它们的使用方式。我带来了一个PLINQ演示，这里是一些代码，读取XML文件的内容。这有个50M大小的popname.xml文件，保存了美国社会安全数据库里的信息，包含某个洲在某一年的人口统计信息。这个程序会读取这个XML