7、纯函数式并行性开发：构建高效且模块化的函数式库

纯函数式并行性开发：构建高效且模块化的函数式库

1 纯函数式并行性简介

现代计算机通常配备多个CPU核心，甚至多个CPU，这使得并行处理能力成为程序设计中不可忽视的一部分。然而，传统的线程间通信机制，如共享可变内存，常常导致复杂且难以推理的程序，容易引发竞态条件和死锁问题。为了解决这些问题，本篇文章将探讨如何使用纯函数式编程（FP）构建一个高效且模块化的并行计算库。

2 代数化API设计

在设计并行计算库时，我们采用了一种代数方法来定义通用组合子。所谓代数方法，指的是API应当形成一个代数结构，即一组数据类型、这些数据类型上的函数，以及表达这些函数之间关系的法则或属性。例如，考虑一个简单的并行计算库，它应该满足以下法则：

• 单位法则 ：对于任意计算 x ， unit(x) 应该等价于 x 。
• 结合律 ：对于任意三个计算 x 、 y 和 z ， (x combine y) combine z == x combine (y combine z) 。

通过定义这样的法则，我们可以确保API的健壮性和一致性，从而简化推理过程。

2.1 选择数据类型和函数

在开始设计之前，首先要选择合适的数据类型和函数来实现并行计算。一个典型的例子是对整数列表求和。通常情况下，我们会使用