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![【3】のサンプル コード
2014/5/10 21
UI スレッド private async void UpButton_Click(……)
{
await AddAsync(+1); // ⇒次ページ
}
private async void DownButton_Click(……)
{
await AddAsync(-1); // ⇒次ページ
}
private int GetData() // データを取得するユーティリティ メソッド
{
int num;
int.TryParse(defaultViewModel["NumData"] as string, out num);
return num;
}
private void SetData(int n) // データをセットするユーティリティ
{
defaultViewModel["NumData"] = n.ToString();
}
"NumData"
データバインド](https://image.slidesharecdn.com/windowsa-140524011150-phpapp02/85/Windows-21-320.jpg)
![【3】のサンプル コード (続き)
2014/5/10 22
UI スレッド private Task AddAsync(int n)
{
return Task.Run( // 別スレッドで非同期に実行する
async () =>
{
int num = GetData();
// await を含む長時間掛かる処理
await Task.Delay(1000);
SetData(num + n);
});
}
"NumData"
データバインド
これを実行してみる。
例えば、素早く [UP] → [DOWN] すると…
期待値: 0 ⇔ 実際: -1 …ダメぢゃん orz
データを取得して
書き戻すまでの間、
排他処理にしたい!](https://image.slidesharecdn.com/windowsa-140524011150-phpapp02/85/Windows-22-320.jpg)
Uploaded byYasuhiko Yamamoto
Windows ストア アプリでスレッド間排他処理
非同期勉強会@大阪 2014/5/10 PowerPoint 資料: http://1drv.ms/1jNrgh7 デモアプリ Windows 8.1: http://apps.microsoft.com/windows/ja-jp/app/windows/c18c112f-8863-45c1-8e2d-06e139156726 Windows Phone 8.1: http://www.windowsphone.com/s?appid=e0140fe2-7314-4b9a-baed-feb9562c189b
Windows ストア アプリでスレッド間排他処理
- 1. Windows ストア アプリで スレッド間の排他はどうする? 2014/5/10@biac 非同期勉強会 2014/5/10 1
- 2. スピーカー紹介: 山本 康彦 •宇宙世紀以前の生まれ スプートニク1号より3ヶ月ほど前 • 最初は HONDA クルマの設計/研究を10年くら いやってた • 今は BluewaterSoft を名乗ってアプリ開発とか技術 解説記事とか • 昨年7月に出した本⇒ 技術評論社「Ｃ#による マルチコアのための 非同期/並列処理プ ログラミング」 2014/5/10 2
- 3. 今日の話は… • 前半は、この本の PART4 から Windowsストア アプリで非同 期/並列処理の例 • 後半は、この本には書 かなかった話 Windows ストア アプリの場合、 スレッド間でロックするには? 2014/5/10 3
- 4.
- 5. async/await, Parallel/PLINQ … •このごろの .NET Framework 非同期/並列処理も手厚くサポート • 非同期: async/await キーワード 非同期メソッドの呼び出しと、その後のコール バック処理をスムースにコーディング • 並列: Parallelクラス/PLINQ ループ処理を自動的に並列化 2014/5/10 5
- 6. Windows デバイス アプリ •いわゆる「Metro スタイル アプリ」 Windows 8.x, Windows Phone 7～, 近い将来 Xbox も解禁か? さらには IoT (Internet of Things) にも • async/await を多用したコーディング 用意されている API が非同期ばっかりだから! 2014/5/10 6 Metro アプリやってる人は、 もうとっくに慣れたよね!? f(^^;
- 7. 非同期/並列化の例 • この本の PART4 ソースコードはダウンロード可 http://gihyo.jp/book/2013/978-4- 7741-5828-0/ 2014/5/10 7 サポート ページ からダウンロード できます
- 8. Langton's loops (ラングトンのループ) •詳しくは Wikipedia 参照 (できれば英語版を) 2014/5/10 8 セル オート マトンの一種
- 9. Langton's loops 2014/5/10 9 セルの状態は、 ・四方のセルの状態に依存 ・219パターン これを全てのセルごと(画 面上のドットごと) に計算 する ⇒ けっこうな計算量
- 10. Langton's loops • すなおに実装してみる 1.四方の値を読み取って配列に格納 する (×セルの数だけ繰り返す) 2. 次の状態を計算する (×N回) 3. 画面を描き変える 4. 1.に戻る 2014/5/10 10 表示を 描き変える 四方を観測する ×N回 次の状態を決定する ×N回
- 11. Langton's loops • 素直な実装で動かしてみる 2014/5/1011 0.08秒 / サイクル
- 12. Langton's loops • 非同期化+並列化+α ・計算と画面描画を非同期化 Task,async/await ・観測と状態決定のループを並列化 Parallel.For ・その他、ロジックのチューニング 2つのループを1つに etc. 2014/5/10 12 表示を 描き変える 四方を観測する ×N回 次の状態を決定する ×N回 並列実行 並列実行 バッ ファ 配列
- 13. Langton's loops • 非同期+並列化+αの効果は!? 2014/5/10 13 0.009秒 / サイクル 1ケタ速く なった!!
- 14. Langton's loops • 非同期化+並列化+α 大事な話:スレッド間のロック を使っていない! トラブルの元になるロックは、なる べく使わずにすむように設計する 2014/5/10 14 表示を 描き変える 四方を観測する ×N回 次の状態を決定する ×N回 並列実行 並列実行 バッ ファ 配列
- 15. ロックは敵だ • ロックするからデッドロックに嵌まる ロックしなけりゃデッドロックは起きない マルチスレッドもデータベースも • ロック不要の設計を心掛ける •それでも必要なら当然使う .NET Framework には、単純なロック以外にも 便利な仕掛けがあるよ♪ 2014/5/10 15
- 16.
- 17. スレッド間競合の例【1】 • Windows ストアアプリでよくある例 • 例えば、複数のダウンロード と後処理を並列で行う ⇒ 後処理で同じリソースを 更新すると、競合 2014/5/10 17 ダウンロード ×N データ処理 ×N 並列実行 バイン ディング ソース 並列実行
- 18. スレッド間競合の例【1】 • 注: 普通は、時間の掛かるダウンロードだ け並列実行にして、後処理はシリアルに やればいい。 ※＠IT「Windowsストア・アプリ開発入門」第6回 のサンプルコードのコ メントを参照 2014/5/10 18
- 19. スレッド間競合の例【2】 • バックグラウンド タスクの終了トリガー ⇒いつ呼び出されるか分からない • 通常処理でも使うメソッドをトリガーか ら呼び出していると、競合する 2014/5/10 19 private async void FooAsync() { …… } UI スレッドから呼び出し UI スレッド private async void Button_Click(…) { await FooAsync(); バックグラウンド タスク のスレッドから呼び出し 終了トリガーを受けるメソッド (別スレッド) private async void onTaskCompleted(…) { await FooAsync();
- 20. スレッド間競合の例【3】 • UI のイベントハンドラー ⇒ 呼び出し側は await してくれない 未完了でも次のイベントが走る 2014/5/10 20 private async void FooAsync() { …… } UI スレッド private async void Button_Click(…) { await FooAsync(); } ❶ ❶ ❷ ❶が await で抜ける FooAsync 未完了でも❷が走る ❷
- 21. 【3】のサンプル コード 2014/5/10 21 UIスレッド private async void UpButton_Click(……) { await AddAsync(+1); // ⇒次ページ } private async void DownButton_Click(……) { await AddAsync(-1); // ⇒次ページ } private int GetData() // データを取得するユーティリティ メソッド { int num; int.TryParse(defaultViewModel["NumData"] as string, out num); return num; } private void SetData(int n) // データをセットするユーティリティ { defaultViewModel["NumData"] = n.ToString(); } "NumData" データバインド
- 22. 【3】のサンプル コード (続き) 2014/5/1022 UI スレッド private Task AddAsync(int n) { return Task.Run( // 別スレッドで非同期に実行する async () => { int num = GetData(); // await を含む長時間掛かる処理 await Task.Delay(1000); SetData(num + n); }); } "NumData" データバインド これを実行してみる。 例えば、素早く [UP] → [DOWN] すると… 期待値: 0 ⇔ 実際: -1 …ダメぢゃん orz データを取得して 書き戻すまでの間、 排他処理にしたい!
- 23. しょうがない、lock するか… private TaskAddAsync(int n) { return Task.Run( async () => { lock (this) { int num = GetData(); // await を含む長時間掛かる処理 await Task.Delay(1000); SetData(num + n); } }); } 2014/5/10 23 えぇっ! コンパイル エラー!? なぜ…??? ↑ 「エラー1 'await' 演算子は、lock ステートメント本体では使用できません。」
- 24. lock の元ネタ Monitorで確認 private Task AddAsync(int n) { return Task.Run( async () => { Monitor.Enter(this); try { int num = GetData(); // await を含む長時間掛かる処理 await Task.Delay(1000); SetData(num + n); } finally { Monitor.Exit(this); } }); } 2014/5/10 24 await の前後で スレッドが変わる! Monitor.Enter と Exit は同 じスレッドで呼び出さな いといけない (thread affinity) ※ UI スレッドで await した場合は、 UI スレッドで継続される 実行時エラー: System.Threading.SynchronizationLockException
- 25. await してると lockが使えない! さぁ、どうしよう? スレッドに結び付いてるロックの仕掛けはどれも使えないぞ 2014/5/10 25
- 26. ロックに使える主な仕掛け thread affinity スレッドに結び付く • Monitor =lock(c#) / SyncLock(VB) • SpinLock ごく短時間のロックならMonitorより 高パフォーマンス • ReaderWriterLockSlim 書き込みは1スレッド限定、読み出し は複数スレッドOK • Mutex プロセス間でのロックも可 (Windows デバイス アプリを除く) スレッドと無関係 • SemaphoreSlim ロックの獲得と解放を別スレッド で行ってもOK 2014/5/10 26
- 27. SemaphoreSlim で解決♪ private SemaphoreSlim_semaphore = new SemaphoreSlim(1, 1); private Task AddAsync(int n) { return Task.Run( async () => { await _semaphore.WaitAsync(); try { int num = GetData(); // await を含む長時間掛かる処理 await Task.Delay(1000); SetData(num + n); } finally { _semaphore.Release(); // 違うスレッドで解放してもOK } }); } 2014/5/10 27
- 28. もっと便利に! AsyncLock クラス privateAsyncLock _asyncLock = new AsyncLock(); private Task AddAsync(int n) { return Task.Run( async () => { using (await _asyncLock.LockAsync()) { int num = GetData(); // await を含む長時間掛かる処理 await Task.Delay(1000); SetData(num + n); } }); } 2014/5/10 28 AsyncLock クラスは、内部的に SemaphoreSlim を使っ ている。using 構文で、解放忘れと無縁に!
- 29. AsyncLock クラスのソース • Comparingtwo techniques in .NET Asynchronous Coordination Primitives - Scott Hanselman http://www.hanselman.com/blog/Comp aringTwoTechniquesInNETAsynchronou sCoordinationPrimitives.aspx • Building Async Coordination Primitives, Part 6: AsyncLock - .NET Parallel Programming - MSDN Blogs http://blogs.msdn.com/b/pfxteam/archi ve/2012/02/12/10266988.aspx 2014/5/10 29
- 30. まとめ • 非同期/並列をうまく 使って、凍らない UIと 高速化を実現しよう • ロックは敵だ! 必要最小限にとどめる設計 が肝心 • await してると lock は使 えない ⇒ SemaphoreSlim を使う 2014/5/10 30
- 31. サンプル コードとこの資料 OneDrive に置いておきます。 サンプルコードのビルドには VS 2013 Update 2 が必要 (Exp.可) http://1drv.ms/1kKv12g 2014/5/10 31 universal Windows apps
- 32.