专访Jeffrey Richter：Windows 8是微软的重中之重
Jeffrey Richter 以其多本 Windows 核心技术的经典著作而闻名，同时，他深入掌握微软的 .NET 等一系列核心技术，他所创办的 Wintellect 公司与微软有密切的合作关系，他本人也为微软的 .NET 框架贡献良多。 2012年 1 月，Jeffrey Richter 在北京接受了 InfoQ 中文站的专访，谈到 Windows 8 和 WinRT 编程，并就异步编程、Windows 编程中的可扩展性、性能和安全性方面给出自己的建议。 InfoQ：从一开始，Windows 开发基础知识就一直是您的书的重点。在您看来，哪些最重要、最根本的知识是每个开发人员都应该掌握的？ Jeffrey Richter：我想，了解你的应用构建于其上的系统，这很重要，也令人兴奋。内存管理很重要，线程也比较重要，还有错误和异常处理，这些都是软件开发人员每天都要用的东西。如何构建组件，并把这些组件组合在一起，让它们互相之间互相操作，这些我想都是应该掌握的很重要的理念。当 .NET 刚刚出现的时候，我就是去了解 .NET 里面这些相关的概念。 InfoQ：您与微软的关系很密切，您是不是曾为微软工作过？ Jeffrey Richter：我得说我不是微软的雇员。不过微软的技术我是用了很多年了，大概从 1980 年开始，到现在有 32 年了吧。我在过去的 20 年一直在给微软提供咨询服务。 Windows 8 是微软的“重中之重” InfoQ：您如何评论微软在 Window 8 上的投入？ Jeffrey Richter：过去这几年，显而易见的是：人们喜欢移动计算设备。比如 Apple 的 iPhone、iPad，配置了 Android 操作系统的手机等等，人们喜欢这些东西。微软在这些技术领域是落后了，然而至关重要的一点是：微软在 Windows 8 上投入巨资，为人们提供微软技术相关的移动计算设备，让人们利用自己已有的微软信息资产。我个人对于 Windows 8 兴奋异常，我认为微软真的在上面做了很多很不错的东西。从纯技术层面讲，其中的技术是很有竞争力的。但我也认为还有很多东西需要到位，比如好的硬件厂商、合理硬件的价格，还有基于其上构建的应用等等。还有很长的路要走。不过我认为微软现在有一个很好的开始。 不能说是整个公司的资源，但这对于微软来说，确实是重中之重。如果 Windows 8 不能成功，在面对竞争对手时如果败下阵来，那我想微软一定会深受其害。 InfoQ：那么这对于开发人员来说意味着什么呢？ Jeffrey Richter：对于开发人员，这等于多了一种移动计算设备的出色选择，而且是运行微软操作系统的。对于已经在C#、Visual Basic 等微软相关技术上投入很多的开发人员，他们知道 Windows 的运行机制，可以把自己已经有的知识应用起来。Windows 8 还支持 HTML 和 JavaScript，掌握这些技术的人也可以利用 Windows 8 来开发应用。 与硬件直接通信是 WinRT 的主要特性 InfoQ：那么说到在 Windows 8 和 WinRT 下的编程，最大的优势、或者说最重要的特性有哪些？ Jeffrey Richter：WinRT 学习和使用起来都很简单。它主要的特性，是允许应用直接与底层硬件通信，这不是操作系统做的事情。操作系统是要抽象硬件设备，并把这些抽象提供给应用开发人员。Windows 8 和 WinRT 能够与很多种硬件通信，包括多种显示器、鼠标、重力感应计、陀螺仪、键盘等等，当然还有触碰设备，这是它们主要针对的对象。应用开发人员可以使用 WinRT API，与多种不同品牌的硬件通信，这些硬件不久之后就将面市。它们还能让人们利用已有的、在 Windows 上的很多投资，其中已经内建了文件系统支持、网络支持。WinRT 的 API 的确简化了这些方面的操作，让人们可以用多种语言编程，不像 iOS，只能使用 Objective-C，Android 也主要针对 Java 开发人员。JavaScript 开发人员、C/C++开发人员、.NET 开发人员都可以使用 WinRT。它的编程范式对这些语言的开发人员来说都很简单。 InfoQ：知道如何开发 .NET 应用的开发人员们是不是也能在 WinRT 下开发？ Jeffrey Richter：当然，开发语言是完全一样的。C#和 Visual Basic 没有变化，.NET 的核心部分也是一样的，对象啊、字符串啊、异常处理啊，这些都一样。但是在 Metro 应用中，一大部分 .NET 的框架库不能用了。我要说明的是：Windows 8 同时支持 Metro 应用和以往的应用。微软主推的是 Metro 应用，也就是在移动设备上的触碰优先应用。如果开发人员选择这条路线，他们可以利用自己已有的很多知识，有些库不能用了，但是可以使用 WinRT 中的库。 InfoQ：有人说 WinRT 的性能要相对好一些， 那么如何使用 WinRT 开发高性能应用？ Jeffrey Richter：我不确定性能是否是 Window8 和 WinRT 的主要目标。客户端应用和触碰应用针对的是消费者，计算设备只要比使用它的人的速度快就好了。我们关心性能的场景，是针对可扩展的服务器端应用。我想说，Metro 应用在 Windows 8 下用起来感觉是快了一些，因为 Window 8 会中止没有在后台运行的应用，相关的线程也就不再运行了，所有的计算资源都提供给了前台运行的应用。用户会觉得应用的响应很快，微软用的词汇是“快速而且流畅”，当你触碰和滚动屏幕的时候反应快速，随着你的手指的运动滚动屏幕，没有延迟感。 InfoQ：与 iPhone 对比呢？ Jeffrey Richter：与 iPhone 对比一下的话，iPhone 在这方面当然做的也不错，微软试图与其竞争。很难说哪个更好或是更快，因为这取决于运行的硬件。Apple 完全控制硬件，微软选择与其他硬件厂商合作，自己不做硬件，所以会有很多种硬件。 InfoQ：有些移动开发人员说，要想得到很好的动画性能表现，就必须要从底层代码写起，而不是使用现有的程序库，那么在 Windows 8 下面是不是也是这样？ Jeffrey Richter：要说高性能的 Metro 应用，主要应该是游戏了。要是开发游戏，微软鼓励大家使用C和 C++ 作为开发语言，并使用 DirectX 支持图像硬件处理，要说到库，互联网上有一些库，就是用 C++ 开发的。可以直接把这些库拿过来，集成到自己的应用里，使用其中的物理引擎之类的东西来控制比如飞到空中的球、掉在地上的盒子等等。 InfoQ：那么在 Windows 8 和 WinRT 中使用这些库不会有兼容性问题吗？ Jeffrey Richter：对于现有的这些库是支持的。 创业公司现在就可以开始学习 Window 8 InfoQ：对于创业公司来说，开发人员何时应该拥抱 Window 8 呢？ Jeffrey Richter：我想现在就可以开始学了，我也一直在学。大家现在可以开发一些应用，然后放到应用商店里面去。Window 8 当然也需要一些时间才能起来，现在的目标是在 2 月中旬交付 Beta 版本，正式版可能要在今年年底才能交付。那时可能就有可用的硬件了，消费者到时候就可以买到预装了 Window 8 的设备，企业和公司的用户可能还要一到两年。因此要看你想开发哪些类型的应用。对于创业公司，如果是游戏公司，我觉得现在就是好时机，因为现在市场还很小，没有多少竞争对手，技术也比较成熟、稳定，这么做应该会不错的体验。 InfoQ：那么对于已经使用过去的 .NET 平台开发了产品的公司呢？ Jeffrey Richter：对他们来说就是个挑战了。他们也可以不管这些，让应用直接在 Window 8 上运行，因为 Windows 8 对更早版本的 Windows 应用保证 100% 的向后兼容性。如果出于商业原因，要将应用移植到 Metro 上，这也是他们的决策。如果认为其他人希望拿着移动设备而不是笔记本电脑走来走去，投资开发 Metro 版本的产品也是值得的。不过我觉得这种类型的现在切入就有点早了。 InfoQ：那么 Windows 8 和 Kinect 会有什么联系吗？人们都非常喜欢 Kinect。 Jeffrey Richter：Kinect 的 Windows 版本在接下来的一两个月就会交付了。Windows 8 当然支持，同时还有 SDK，大家现在就可以下载 Beta 版本，使用 Kinect 作为输入设备，Window 8 会提供完全支持。 异步处理线程对服务器端开发非常重要 InfoQ：您曾经提过，异步处理在服务器端开发中非常重要，能否解释一下原因？ Jeffrey Richter：从我的经验看来，很多开发人员没有认识到：线程是非常宝贵的资源，一个线程一般要占用 1M 内存，通常还要更多。创建和销毁线程也会占用很多 CPU 资源，当线程要运行时，Windows 还要在它们之间联系，交换处理线程也会影响性能。很多人在创建服务器端应用时，每当来一个客户端的请求，他们就会创建一个线程，并用这个线程来处理请求。当这个线程进行某些操作时，比如访问数据库这样的常见场景，或者是跟其他网站对话这样的常见场景，这个线程和它占用的所有资源就被阻塞了，除非数据库服务器或是网站服务器有回应，它什么都做不了。如果这段时间内，有更多客户端请求进入，系统就会不断创建越来越多的线程，结果就是一个服务拥有很多个线程，占用了很多内存，但是 CPU 使用率非常低，因为处于阻塞的线程们在等待其他服务器或数据库的回复。因此你的服务很难扩展。如果再进入足够多客户端请求，最终会出现异常，导致服务崩溃，再重启，就无法回复之前那些请求了。 这就是异步处理之所以重要的原因。 其背后的机制是：客户向服务器发出请求，一个线程开始处理某些东西，当它与另外的数据库或 web 服务器对话时，我们让这个线程变成异步的，它就不需要等待另外服务器的回复，线程可以回到线程池，或者处理更多客户端请求。这就是说，现在服务器上的线程少多了，服务器可以同时处理几十万个请求，而只使用少数一些线程。服务器也不会塞满线程，然后因为内存不足导致崩溃。因此，异步编程至关重要。 然而，在过去，开发人员做异步编程非常困难，因为编程模型不适合，你必须要写很多回调函数，或者不能使用局部变量做参数，等等限制让异步编程充满挑战。不过，我跟微软一起工作，知道有个新的特性将会在下个版本的 .NET 中交付，使用对用户更加友好的编程模型，让异步编程会简单许多。 InfoQ：是“async”关键字么？ Jeffrey Richter：没错。async 在C# 5.0 和下个版本的 Visual Basic 中有，这也借助了我在过去 5 年中使用的技术，是我的 Power Threading 程序库的一部分，被称为 AsyncEnumerator。世界上很多人和公司都用过它，也取得了很多成功。现在，微软把它加入到了 .NET 框架中，我也帮助做了集成。 InfoQ：您能否推荐一些好的异步编程框架？ Jeffrey Richter：我的 Power Threading 程序库就很棒啊，而且是免费的！:-) 我的 AsyncEnumerator，还有跟它一起使用的 SyncGate，二者一起完成线程异步处理，不会阻塞任何线程。99% 的时候，我会用这两个库。SyncGate 是一个读写锁，但是不会阻塞任何线程。有了这两个，再加上 .NET 4.0 中做并行计算的 Tasks，这就是我每天用的东西。我用 Tasks 完成并行计算，AsyncEnumerator 做异步操作，用 SyncGate 做线程同步，来协调访问某些资源。从服务器端应用的架构要求来说，这三者已经足够大部分人完成很多事情了。 不要“过度架构”，不要重新发明安全机制 InfoQ：您能否就 Windows 编程在性能方面提供一些原则和建议？ Jeffrey Richter：我想可扩展性也很重要，现在我做很多服务器端开发，有时候可扩展性要比性能更重要。服务器能否处理 100 个客户端的请求？1000个客户端呢？10万个客户端呢？一般来说，要想让某个服务可扩展，你得让它的性能表现稍微差一点，只能是稍微差一点，性能也非常重要。再次强调，异步编程对于改善可扩展性很重要。 至于其他与性能相关的原则，我总是尽量写尽可能少、尽可能简单的代码，我总是试着不去“过度架构”我的系统。我为其他公司做咨询的过程中，很多时候，我去看他们的代码，总是会发现他们存在“过度架构”的现象。很多时候，他们会想：我们猜想这块儿会很慢，得加入缓存系统，但是他们没有认识到：缓存会占用很多内存。在 Windows 操作系统中，在内存量和速度上有很紧密的关系。很多人都知道：如果我的系统运行速度慢了，给服务器加更多内存就好了。但是他们没有想到的是：如果系统占用的内存更少，运行的速度会提高，这也是很重要的。因此我看到很多人使用缓存，往内存里面放很多东西，他们这么做是想让系统更快，实际上反而更慢了，因为用的内存更多了。但是他们付出的这些额外的努力，构建缓存，测试缓存，修复缓存代码中的 bug，总的来说，反而让系统的质量更差了。所以，不要“过度架构”你的系统。 因此，关于性能，还是要让代码尽可能简单，让代码工作起来再说。如果性能不好，就用一个 profiler，去看看性能的热点出现在哪里，找到原因，再去解决问题。 如果有些地方对性能要求真得很高，不妨先写原生代码，然后跟其他 C# 代码放在一起， InfoQ：那您能不能就安全性方面给些建议？ Jeffrey Richter：对于内存的安全，使用托管语言编程，比如 .NET、Java，这对于防止内存崩溃、堆栈溢出之类的问题非常有帮助，可以事先排除很多现在的安全隐患。原生代码很容易破坏内存，带来安全方面的 bug。 除此之外，我建议不要自己再设计一套安全机制，这一向是很糟糕的事情。使用业界已经使用了很长时间，而且经过检验的安全机制，比如证书、共享密钥，也许可以用私有密钥，类似的算法，已有的哈希算法等等，这些都是好实践。已经有很多好的书籍和文章记录这些安全实践了，还有很多很好的框架，如果是我，一定会把现有的这些安全实践整合到我的程序里面。 通过写书，我让世界变得更美好 InfoQ：大概7、8年前，我也曾是一名 .NET 开发人员，我那时读过您的《.NET 框架程序设计》，这本书对我帮助很大。现在，您又带来这两本新的著作，我想很多中国的 Windows 开发人员也会从中获益良多。我想知道：驱动您写出这么多深入而又经典的书籍的，是什么样的力量？ Jeffrey Richter：我热爱技术，我自己也喜欢学习这些东西，而且我也喜欢与其他人分享我的发现。这能帮助大家提升工作效率，改善生活质量。我认为，软件让我们的生活质量大为提升，做很多事情变得更容易，我带着我的笔记本电脑到处走，我使用智能手机，用其中的 GPS 导航，搜索东西，这些确实提升了我的生活质量。 通过帮助其他人学习这些东西，他们能构建更多应用，也让我的生活质量提高了，还有其他人的生活也是。这让我觉得很受鼓舞，非常受鼓舞，我觉得我能帮助其他人，并以此让世界变得更美好。 绝对不是为了钱，写书不能给我带来多少收入。我在中国遇到很多人，大家对我非常热情，他们总是在感谢我写的书，总愿意跟我合影，给他们签名，我在这里总是觉得很受欢迎。在这里感觉真得很棒。能够感受到我给他们带来的影响，我所做的事情影响了他们的生活，这让我感动得说不出话来。http://www.infoq.com/cn/articles/jeffery-richter-on-windows-8
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