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## CH13 平行化

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### 為什麼要平行化

「有時候」可以改善效能

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### 平行化的防禦原則
讓平行化的程式跟其他程式有清楚的劃分

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#### 限制資料的視野
限制 critical section 的數量。

- 忘記加 critical section ，結果其他地方出錯
- 確認大家都有被保護很耗心力
- 很難找到問題源頭

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#### 使用資料的複本
- 把資料設為唯讀，避免共享
- 複製資料給不同執行緒，最後再整合所有

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#### 執行緒應盡可能獨立運行
- 讓每個執行緒存在自己的小世界裡，不跟其他執行緒共享資料
- 將資料「劃分」出可以讓獨立執行緒操作的獨立子集合

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名詞定義
- Bounded Resources
平行環境裡有的資源大小或數量被限制住
ex: 資料庫連線
- Mutual Exclusion
只有一個執行緒可以存取共享的資料或資源
- Starvation
有執行緒永遠拿不到資源或資料

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- dead lock
雙方都在等待對方停止執行，以取得系統資源，但是沒有一方提前登出時

- live lock
死結相似，死結是行程都在等待對方先釋放資源；活結則是行程彼此釋放資源又同時占用對方釋放的資源。當此情況持續發生時，儘管資源的狀態不斷改變，但每個行程都無法取得所需資源，使得事情沒有任何進展。

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### 測試

撰寫對程式有危險的測試情況，曾經失敗就追蹤，不可忽略。

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- 將偽造的失敗看作是潛在的執行緒問題
不要把系統錯誤當做偶發事件，一定是程式有問題。

- 先讓你的非執行緒程式碼能順利運行
先做到單一執行緒正確，再考慮多執行緒的情況。

- 讓你的執行緒是可隨插即用的
測試程式碼可以隨意添加或刪減，可模擬不同的情況。

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- 讓你的執行緒程式碼是可調校的
調整程式的環境參數是可以，例如執行緒的數量。

- 執行比處理器數量還要多的執行緒
要測試工作交換(task swapping)的情況，執行緒數量要比處理器或核心數量還要多。

- 在不同的平台上運行在所有目標平台上進行測試。

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調整你的程式碼，使之試圖產生失敗或強制產生失敗
對程式碼加工之四種函式：`wait()`、`sleep()`、`yield()`、`priority()`
(1)手動撰寫，例如增加上述四種函式呼叫。
問題：
- 找到合適地方插入呼叫
- 如何得知該分在哪及放哪種函式
- 這些函式為不必要且會使執行速度變慢
- 不一定找得到(靠運氣)

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(2)自動化
透過 Aspect-Oriented Framework (剖面導向框架)、CGLIB 或 ASM 。
- 測試程式會產生隨機數，製造各種測試條件（隨機產生上述四種函式呼叫）。