并发与联网对象.PDFVIP

1.1 驱动因素 1 1 第 1 章 并发与联网对象 2 “除了音乐，我们心目中的模式是一种不变的东西。这种方式如此简单，容易使人 懒惰，当然这都是无稽之谈。正确地运用模式，恰似戴着镣铐跳舞。” 3 ——Gregory Bateson ，文化人类学家 本章介绍并发与联网对象（concurrent and networked object ）相关主题。我们首先分析该领域 对于高级软件开发技巧的要求，然后综述在面向对象并发与联网应用程序和中间件方面，开发人 员面临的关键设计挑战。为了举例说明如何应用模式解决这些问题，我们将研究一个面向对象框 4 架的案例分析，以及一个使用该框架实现的高性能Web服务器程序。案例分析将聚焦于本书所讲 的关键模式，这些模式有助于简化并发与联网应用程序的四个重要方面： 服务访问和配置； 事件处理；  同步； 5 并发。 1.1 驱动因素 在过去十年里，随着超大规模集成电路（VLSI ）技术和光导纤维的发展，计算机的处理能力已 6 经提高了3~4个数量级，网络连接速度提高了6~7个数量级。如果这种趋势继续下去，到2000年年末： 桌面计算机的时钟速度将达到~100吉赫（Gigahertz ）； 局域网的连接速度将达到~100吉比特/秒（Gb/s ）； 无线连接的速度将达到~100兆比特/秒（Mb/s ）； 7 互联网骨干网的连接速度将达到~10太比特/秒（Tb/s ）。 另外，世界各地将运行数以十亿计的交互嵌入式计算通信设备。这些计算机和网络功能强大， 大多使用健壮常用的现有（COTS ）组件，其价格将降到大众可以承受的范围，并在日益趋同和 无处不在的因特网基础设施之上进行互操作。 8 2 第 1 章 并发与联网对象 为了最大限度地受益于硬件技术的这些进步，在并发与联网中间件及应用程序软件开发技术 方面，其质量和生产率（productivity ）必须同步提升。从历史上看，硬件已变得更为小巧，速度 更快，更为可靠。“摩尔定律”（Moore’s Law ）得到印证，硬件价格越来越便宜，其开发和创新 更易于预测。相比之下，并发与联网软件通常变得规模更大，运行速度更慢，也更容易出错，其 开发、验证、维护和增强同样变得代价昂贵、费时费力。 尽管硬件性能的提升缓解了一些底层软件优化的需求，但是软件开发所需的生命周期成本 [Boe81]和工作量（尤其是负责关键任务的并发与联网应用程序）却不断上升。硬件快速发展， 软件缓慢进步，这种发展的差异是由多种因素造成的，包括以下几方面。  内在的和偶然的复杂性。内在的和偶然的复杂性导致并发与联网软件产生了一些棘手的 问题。内在的复杂性源于基本的领域（domain ）挑战，比如部分失败的处理，分布式的 死锁（deadlock ），以及端到端（end-to-end ）的服务质量（QoS ）需求。随着规模的增长和 功能的增强，当今的联网系统必须能够处理这些范围更广、难度更大的复杂性集合。 偶然的复杂性源于软件工具和开