Книга: Программирование мобильных устройств на платформе .NET Compact Framework

Введение: когда и как следует использовать многопоточное выполнение

Введение: когда и как следует использовать многопоточное выполнение

Поскольку устройства используются на протяжении частых, но коротких рабочих сеансов, пользователи требуют, чтобы мобильное программное обеспечение реагировало на их запросы с минимальными задержками. Проще говоря, пользователи не желают понапрасну тратить время на ожидание ответной реакции устройства. Применение фоновых потоков позволяет добиться того, чтобы функции, обеспечивающие интерактивное взаимодействия пользователя с приложением, всегда выполнялись на переднем плане. Создание и использование фоновых потоков значительно расширяет возможности разработки сложных мобильных приложений. Однако это означает для вас как хорошие, так и плохие новости.

Как водится, сначала — плохие новости. За некоторыми исключениями, от введения дополнительных потоков ваш код работать быстрее не будет. Более того, в абсолютном смысле дополнительные потоки почти всегда лишь замедляют выполнение кода. Это происходит потому, что вы предоставляете операционной системе еще один поток, который ей приходится обслуживать, временами переключаясь на него. Переключение системы между различными потоками отрицательно сказывается на производительности.

Далее — опять плохие новости. Введение дополнительных потоков значительно увеличивает сложность кода вашего приложения и повышает вероятность появления в нем ошибок, связанных с синхронизацией выполнения потоков. Обнаруживать ошибки синхронизации чрезвычайно трудно. Если вы только начинаете экспериментировать с потоками, то вам легко будет впасть в соблазн увидеть в них ответы на все вопросы, с какими бы фактическими нуждами приложения это ни было связано. Стоит разработчику научиться работать с потоками, как они его "очаровывают", и он ищет малейший повод для их создания и применения. Тенденция к злоупотреблению фоновыми потоками становится еще более заметной при групповой разработке проектов; перед каждым членом группы стоит своя задача, для которой ему хотелось бы выделить независимый поток, чтобы нужная работа могла выполняться независимо от выполнения какого-либо другого кода. Поначалу такая идея действительно может казаться вполне разумной, но это до тех пор, пока все части кода не начнут работать вместе и приложению не придется выполнять одновременно, скажем, семь потоков, делая чрезвычайно красивые, но совершенно ненужные вещи. Дополнительные потоки, в которых нет крайней необходимости, лишь замедляют работу приложения и существенно усложняют его. Чтобы поддержать производительность приложения на высоком уровне, разработчики группового проекта должны продумать способ, позволяющий эффективно распределять задачи между конечным числом потоков или устанавливать очередность их выполнения.

А теперь — хорошие новости. Фоновые потоки могут быть весьма полезными. Благодаря фоновым потокам вы можете организовать в одном приложении несколько потоков выполнения команд приложения. Микропроцессор предоставляет каждому потоку квант времени для выполнения, и еще некоторое время тратится на переключение между потоками. Несмотря на то что общее количество инструкций программы, выполненных несколькими параллельными потоками, всегда будет меньше, чем в случае их выполнения единственным потоком, которому предоставлены все кванты времени, два потока могут решать параллельно разные задачи. Иногда такая возможность оказывается весьма ценной.

Дополнительные один-два потока могут улучшить способность вашего приложения к отклику за счет того, что задачи можно выполнять в фоновом режиме, а высокоприоритетный поток переднего плана оставить для обеспечения обратной связи приложения с пользователем. В качестве аналогии рассмотрим пример гостиницы. Чтобы гостиница функционировала эффективно, за стойкой портье всегда должен находиться человек. Посетители могут подойти к стойке со своими просьбами или вопросами в любое время дня и ночи, и один сотрудник гостиницы должен быть всегда свободен, чтобы незамедлительно обслужить посетителя. Портье можно сравнить с интерфейсом пользовательского приложения. Всякий раз, когда возникает задача, для выполнения которой требуется определенное время, портье перепоручает эту работу кому-то другому, чтобы сохранить для себя возможность обслуживания других посетителей. Другие сотрудники гостиницы играют роль фоновых потоков выполнения. Никакая работа не выполняется бесплатно. Чтобы иметь возможность нанять дополнительных людей и постоянно держать портье у стойки, гостиница должна платить им зарплату. В случае мобильного устройства ваши дополнительные накладные расходы покрываются за счет бюджета общей производительности приложения. У вашего приложения имеется ограниченный ресурс вычислительной мощности, и он должен разумно распределяться между высокоприоритетным потоком переднего плана, фоновыми задачами и обслуживанием переключения между потоками.

Если в приложении имеются длительно выполняющиеся алгоритмы, завершение которых необходимо для получения аналитического ответа, то фоновый поток является великолепным кандидатом для выполнения этой работы. Так, в процессе алгоритмического выбора следующего хода в шахматной игре значительное время тратится на сравнение различных вариантов ходов; фоновый поток отлично справится с такой работой. Если вы на 90 процентов уверены в том, что пользователь каждый раз будет запрашивать определенную фотографию или порцию данных, которые загружаются несколько секунд или требуют сетевого доступа, то заблаговременное выполнение этой работы фоновым потоком будет производить на пользователя ошеломляющий эффект. Существует масса других поводов к тому, чтобы использовать в приложении фоновые потоки для улучшения ответной реакции пользовательского интерфейса в конкретных случаях. Фоновые потоки могут использоваться либо для запуска долговременных алгоритмов в ответ на запрос пользователя, либо для предварительного извлечения данных или выполнения вычислений, исходя из прогнозируемых потребностей пользователя.

Оглавление книги