F#中的异步及并行模式（1）：并行CPU及IO计算

介绍

F#是一门并行（parallel）及响应式（reactive）语言。这个说法意味着一个F#程序可以存在多个进行中的运算（如使用.NET线程进行F#计算），或是多个等待中的回应（如等待事件或消息的回调函数及代理对象）。

F#的异步表达式是简化异步及响应式程序编写的方式之一。在这篇及今后的文章中，我会探讨一些使用F#进行异步编程的基本方式──大致说来，它们都是F#异步编程时使用的模式。这里我假设您已经掌握了async的基本使用方式，如入门指南中的内容。

我们从两个简单的设计模式开始：CPU异步并行（Parallel CPU Asyncs）和I/O异步并行（Paralle I/O Asyncs）。

本系列的第2部分描述了如何从异步计算或后台计算单元中获得结果。

第3部分则描述了F#中轻量级的，响应式的，各自独立的代理对象。

模式1：CPU异步并行

首先来了解第一个模式：CPU异步并行，这意味着并行地开展一系列的CPU密集型计算。下面的代码计算的是斐波那契数列，它会将这些计算进行并行地调配：

let　rec　fib　x　=　if　x　<=　2　then　1　else　fib(x-1)　+　fib(x-2)

let　fibs　=
　　 Async.Parallel　[　for　i　in　0..40　->　async　{　return　fib(i)　}　]
　　 |>　Async.RunSynchronously

结果是：

val　fibs　:　int　array　=
　　　 [|1;　1;　2;　3;　5;　8;　13;　21;　34;　55;　89;　144;　233;　377;　610;　987;　1597;　2584;
　　　　 4181;　6765;　10946;　17711;　28657;　46368;　75025;　121393;　196418;　317811;
　　　　 514229;　832040;　1346269;　2178309;　3524578;　5702887;　9227465;　14930352;
　　　　 24157817;　39088169;　63245986;　102334155|]

上面的代码展示了并行CPU异步计算模式的要素：

“async { … }”用于指定一系列的CPU任务。

这些任务使用Async.Parallel进行fork-join式的组合。

在这里，我们使用Async.RunSynchronously方法来执行组合后的任务，这会启动一个异步任务，并同步地等待其最后结果。您可以使用这个模式来完成各种CPU并行（例如对矩阵乘法进行划分和并行计算）或是批量处理任务。