Thread affinity and CPS
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How and what thread affinity and continuation passing style using .NET, C# and F#.
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- 1. Thread affinity And CPS 2016.05.20 CONTINUATION STUDY 2016 KOUJI MATSUI (@KEKYO2)
- 2. 自己紹介 けきょ (@kekyo2, www.kekyo.net) ロードバイク乗り Microsoft MVP for Visual Studio and Development Technology 認定スクラムマスター・スクラムプロダクトオーナー Center CLRオーガナイザー C#, F#, C++
- 4. おことわり 名古屋から来たアホです。なごやこわい界隈に生息してますが、 メンツには含まれていません（たぶん） 継続の学問的な知識はほとんど無いです。 ◦ そのため、学問的厳密性は無いです。 ◦ ぶっちゃけ、CPS的に画期的な話ではないと。 ◦ スイートスポットにはまる人には、面白いかも知れません（多分いない）
- 6. ユーザーインターフェイス ユーザーインターフェイススレッド Start Message pumps UI Queue Update handler Handler Click handler Button clicked UI thread context
- 7. 処理をオフロードする ユーザーインターフェイススレッド vs ワーカースレッド Start Message pumps UI Queue Update handler Handler Click handler Start Offload workings Race condition Worker thread context
- 8. 処理をオフロードする リソース競合 Handler start Replace textbox Worker thread context Modify UI states Race condition Race condition
- 10. スレッド親和性を満たす UIキューを介して通信を行う Start Message pumps UI Queue Handler Handler Handler Start Offload workings Worker thread context UI thread context
- 11. スレッド親和性を満たす ハンドラとオフロード処理の関係 Start Message pumps UI Queue Update handler Handler Click handler Start Offload workings
- 12. ハンドラの遷移 Click handler Offload workings Update handler UI Queue Worker thread context UI thread context UI thread context UI Queue
- 13. ハンドラの遷移 Click handler Offload workings Update handler UI Queue UI Queue
- 14. ハンドラの遷移 Click handler Offload workings Update handler
- 15. ハンドラの遷移 Click handler Offload workings Update handler
- 16. ハンドラの遷移 Click handler Offload workings Update handler
- 17. ハンドラの遷移 Click handler Offload workings Update handler 何となく見えてきた？
- 19. UIキューを隠ぺいする Click handler Offload workings Update handler UI Queue UI Queue ワーカースレッドからUIスレッドに跨ぐときに UIキューが絡む ワーカースレッド起動
- 20. UIキューを隠ぺいする UIキューに要求（ワーカースレッド起動）を入れ、結果をUI キューから得るような f を考える。 let uiq = new Queue<(unit -> ‘U)>() let f (action: Func<‘T, ‘U>) (argument: ‘T) (cps: ‘U -> unit) = Thread.Execute(fun _ -> let result = action(argument) uiq.Enqueue result) while true do let result = uiq.Dequeue() cps result ワーカースレッドの起動 継続を実行
- 21. .NETにおいてのワーカースレッド .NET標準のワーカースレッド起動は Task.Run() メソッド。 Task.Run() は Task<‘U> を返す。 TaskにはCPSを仕込む Task.ContinueWith() メソッドがある。 let uiq = new Queue<(unit -> ‘U)>() let f (action: Func<‘T, ‘U>) (argument: ‘T) (cps: ‘U -> unit) = let task = Task.Run<‘U>(fun _ -> action(argument)) task.ContinueWith(fun t -> uiq.Enqueue t.Result) while true do let result = uiq.Dequeue() cps result 継続を実行 ワーカースレッド完了時に キューに入れる
- 22. DispatcherSynchronizationContext .NETにおいてのUIキュー .NET標準の同期化キューは SynchronizationContext クラス (SynchContext)。 SynchContext.Post() は、スレッド親和性が必要な場合に呼び出される。 CPSを渡せば必要なスレッドで継続を実行することを「想定」できる。 SynchContextの実装は、クラスを継承して作る必要がある。 ◦ Windows FormsはWinFormsSynchronizationContext ◦ WPFはDispatcherSynchronizationContext ◦ を使えばいい（自動的に使われる） UI Queue Post() SynchronizationContext
- 23. .NETにおいてのUIキュー let f (action: Func<‘T, ‘U>) (argument: ‘T) (cps: ‘U -> unit) = let task = Task.Run<‘U>(fun _ -> action(argument)) task.ContinueWith(fun t -> SynchContext.Current.Post( (fun _ -> cps t.Result), null)) ワーカースレッド完了時に SynchContextにPostする
- 24. インフラとしてのSynchContext 実はSynchContextは.NETの奥底で統合されています。 ◦ 現在のスレッドに対応するSynchContextは、SynchContext.Currentでアクセス できます。 Task.ContinueWithによるCPSも、Currentのインスタンスを自動的に 使います。 なので、前述のような明示的な Post は必要ありません。 let f (action: Func<‘T, ‘U>) (argument: ‘T) (cps: ‘U -> unit) = let task = Task.Run<‘U>(fun _ -> action(argument)) task.ContinueWith(fun t -> cps t.Result) 直接継続できる
- 26. .NET Task (.NET 4.0 / C# 4.0) まずは、.NET 4.0 TaskのCPS (ContinueWithを使う) 関数に直接継続を渡していないが、 Task.ContinueWithに継続を渡している ≒ CPS 注: 手を抜いてasync使ってます
- 27. .NET Task (.NET 4.5/C# 5.0) そして、.NET 4.5/C# 5.0 でのasync-awaitによる非同期処理 構文糖による継続 async-awaitでもTaskを使う
- 28. .NET Task comparison これが .NET 4.0 (C# 4.0 Task only) こうなる .NET 4.5 (C# 5.0 async-await)
- 29. F# Async workflow ほとんどasync-awaitと一緒 返されるのは Async<int> F# Asyncクラスも内部でSynchContextを使ってスレッド親和性 を担保します。