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Thread-safe .NET durch Immutables @ ParallelCon 2016 Robin Sedlaczek | CTO Fairmas GmbH | .NET User Group Berlin RobinSedlaczek RobinSedlaczek.wordpress.com [email protected]
| Date post: | 26-Jan-2017 |
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Thread-safe .NET durch Immutables@ ParallelCon 2016
Robin Sedlaczek | CTO Fairmas GmbH | .NET User Group Berlin
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CTO der Fairmas GmbH in Berlin Community Leader DNUG Berlin Blogger / .NET Code Geek Sprecher MSDN Moderator Freier Autor (Entwickler.de, Heise, DotNetPro, Informatik aktuell) Open Source (SharpGL, Roslyn, FxCopAnalyzers)RobinSedlaczek
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Abhängiger Code
Global Variable/State
Abhängiger Code
Abhängiger Code
Abhängiger Code
Abhängiger Code
Global Variable/State
Abhängiger Code
Abhängiger Code
Abhängiger Code
Abhängiger Code
Abhängiger Code
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Ein immutable (unveränderliches) Objekt ist ein Objekt, dessen Zustand nach der Erzeugung nicht mehr verändert werden kann.
Immutable ist auch, wenn der Zustand eines Objektes nach Außen unveränderlich erscheint, auch wenn sich intern benutzte Attribute ändern.
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[email protected] VS. STRONG
Nur einige Felder eines Objektes sind immutable
Weakly immutable Alle Felder eines Objektes sind immutable Immutable Klasse kann nicht durch andere Klasse
erweitert werden Strongly immutable
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Immutables sind Inhärent Thread-safe Immutables sind leichter zu verstehen Annahmen können leichter getroffen
werden Immutables können Speicherverbrauch
reduzieren Immutables können Performance
verbessern Immutables sind sicherer
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• Arbeit begann 12/2012, erste Beta-Versionen wurden unabhängig vom .NET Framework-Releasezyklus ausgeliefert (wegen gewünschtem Feedback aus der Community)– September 2013 dann erstes stabiles Release v1.0.27
• Immutable Collections sind Teil der BCL
• Seit v1.1.32-beta anderer Namespace: Umzug von Microsoft.Bcl.Immutable zu System.Collections.Immutable
• Aktuelle Version 1.1.37
• Können ab .NET 4.5 verwendet werden – für Desktop, Windows Store, Portable Class Library, Windows Phone 8)
• Können via NuGet bezogen werden: https://www.nuget.org/packages/System.Collections.Immutable
• Große Beliebtheit:– 1,196,190 Downloads– 2,202 Downloads durchschnittlich pro Tag
• Implementierungsdetails:– For efficiency reasons, the implementation uses a sharing mechanism to ensure that newly created instances
share as much data as possible with the previous instance while ensuring that operations have a predictable time complexity.
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C# - Sprachmerkmale zur Unterstützung von Immutables
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[email protected] IN C# 6
Initialisierung von Read-Only Auto-Properties in Deklaration
Initialisierung von Read-Only Auto-Properties in Konstruktor
Expression-bodied Properties und Functions
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[email protected] IN C# 7
Immutable Object Creation Pattern Matching und Deconstruction With-Expressions Object Initializers für immutable Objects
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[email protected] IN C# 7
public class Person { public string FirstName { get; } public string LastName { get; }
public Person(string firstName, string lastName) { FirstName = firstName; LastName = lastName; } }
var p = new Person { FirstName = "Mickey", LastName = "Mouse" }; // object initializer
if (p is Person("Mickey", *)) // positional deconstruction { return p with { FirstName = "Minney" }; // with-expression }
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[email protected] IST ROSLYN
Aufbrechen der klassischen Blackbox Bereitstellung einer API-Schicht über dem Compiler Bereitstellung der Compiler-Ergebnisse über Objektmodelle
Phase 1 Phase 2 Phase 3 Phase 4
Blackbox wird zur Plattform:
.NET Compiler Platform
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[email protected] EINES
COMPILERSZerlegen des Quelltextes in Tokens
Parsen der Tokens in die Syntax, die von der Grammatik vorgegeben ist (AST)
Typdeklarationen aus Code und Metadaten zu benannten Symbolen (Symboltabelle)
Identifier in Code abstimmen/verbinden mit benannten Symbolen
Plattformunabhängige Optimierungen
Plattformabhängige Optimierungen
All gesammelten Informationen werden in Binary/Assembly ausgegeben
Tokenizer/Lexer Parser Symbols Binder CodeGen
PreprocessorCode
GeneratorCodeGen
Postprocessor
Lexikalische Analyse
Syntaktische Analyse
Semantische Analyse
Synthese-Phase
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var tree = CSharpSyntaxTree.ParseText(sourceCode);
var node = tree.GetRoot();
SyntaxTree ist abstrakt Parsing über sprachspezifische
Ableitung SyntaxTree ist immutable
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ANALYSE
var compilation = CSharpCompilation .Create("CodeInCurrentProject") .AddReferences(references) .AddSyntaxTrees(trees);
var semanticModel = compilation.GetSemanticModel(tree);var emitResult = compilation.Emit(path);
Compilation ist abstrakt daher wieder sprachspezifische
Ableitungen Compilation ist immutable
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[email protected] DER HAUBE
Der Code (links) wurde mehrfach der Syntaxanalyse unterzogen. Beim ersten Durchlauf wurden 1665 Objekte erzeugt. Beim zweiten waren es nur noch 16 Objekte. Hinter der unveränderlichen Fassade optimiert Roslyn den Speicherverbrauch (siehe Red-Green-Trees).
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[email protected] DER HAUBE
Für jeden Parsing-Vorgang werden bereits gecachte Objekte wiederverwendet. Auch wenn der Code ein ganz anderer ist.
Eine detaillierte technische Erläuterung der Cache-Implementierung in Lexer und Parser befindet sich hier: http://bit.ly/1VAoVY8
RobinSedlaczek
[email protected] DER HAUBE
Red Tree: Immutable nach außen! Green Tree: interne
Optimierung
Red-Green-Trees stellen einen Optimierungsansatz dar: die eigentliche interne Struktur zur Darstellung eines Syntaxbaums (Green Tree) ist wesentlich kleiner als der immutable Syntaxbaum, den der Client sieht (Red Tree).
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