这篇文章将为大家详细讲解有关Parallel类如何c# 中使用,文章内容质量较高,因此小编分享给大家做个参考,希望大家阅读完这篇文章后对相关知识有一定的了解。
Parallel类是对线程的抽象,提供数据与任务的并行性。类定义了静态方法For和ForEach,使用多个任务来完成多个作业。Parallel.For和Parallel.ForEach方法在每次迭代的时候调用相同的代码,而Parallel.Invoke()方法允许同时调用不同的方法。Parallel.ForEach()方法用于数据的并行性,Parallel.Invoke()方法用于任务的并行性。
1、For()方法
For()方法用于多次执行一个任务,可以并行运行迭代,但迭代的顺序并没指定。For()方法前两个参数为定义循环的开始和结束,第三个参数为Action<int>委托。方法的返回值是ParallelLoopResult结构,它提供了是否结束的信息。如以下循环方法,不能保证输出顺序:
static void ParallelFor() { ParallelLoopResult result = Parallel.For(0, 10, async i => { Console.WriteLine("{0}, task: {1}, thread: {2}", i, Task.CurrentId, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); await Task.Delay(10);//异步方法,用于释放线程供其他任务使用。完成后,可能看不到方法的输出,因为主(前台线)程结束,所有的后台线程也将结束 Console.WriteLine("{0}, task: {1}, thread: {2}", i, Task.CurrentId, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); }); Console.WriteLine("Is completed: {0}", result.IsCompleted); }
异步功能虽然方便,但是知道后台发生了什么仍然重要,必须留意。
提前停止For()方法
可以根据条件提前停止For()方法,而不必完成全部的迭代。,传入参数ParallelLoopState的对象,调用Break()方法或者Stop()方法。如调用Break()方法,当迭代值大于15的时候中断(当前线程结束,类似于普通for的Continue),但其他任务可以同时运行,有其他值的任务也可以运行(如果当前线程是主线程,那么就等同于Stop(),结束所有线程)。Stop()方法结束的是所有操作(类似于普通for的Break)。利用LowestBreakIteration属性可以忽略其他任务的结果:
static void ParallelFor() { ParallelLoopResult result = Parallel.For(10, 40, (int i, ParallelLoopState pls) => { Console.WriteLine("i: {0} task {1}", i, Task.CurrentId); Thread.Sleep(10); if (i > 15) pls.Break(); }); Console.WriteLine("Is completed: {0}", result.IsCompleted); if (!result.IsCompleted) Console.WriteLine("lowest break iteration: {0}", result.LowestBreakIteration); }
For()方法可以使用几个线程执行循环。如果要对每个线程进行初始化,就需要使用到For<TLocal>(int, int, Func<TLocal>, Func<int, ParallelLoopState, TLocal, TLocal> , Action<TLocal>)方法。
static void ParallelFor() { Parallel.For<string>(0, 20, () => { // invoked once for each thread Console.WriteLine("init thread {0}, task {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Task.CurrentId); return String.Format("t{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); }, (i, pls, str1) => { // invoked for each member Console.WriteLine("body i {0} str1 {1} thread {2} task {3}", i, str1, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Task.CurrentId); Thread.Sleep(10); return String.Format("i {0}", i); }, (str1) => { // final action on each thread Console.WriteLine("finally {0}", str1); }); }
2、使用ForEach()方法循环
ForEach()方法遍历实现了IEnumerable的集合,其方式类似于foreach语句,但是以异步方式遍历,没有确定的顺序。如果要中断循环,同样可以采用ParallelLoopState参数。ForEach<TSource>有许多泛型的重载方法。
static void ParallelForeach() { string[] data = { "zero", "one", "two", "three", "four", "five", "six", "seven", "eight", "nine", "ten", "eleven", "twelve" }; ParallelLoopResult result = Parallel.ForEach<string>(data, s => { Console.WriteLine(s); }); Parallel.ForEach<string>(data, (s, pls, l) => { Console.WriteLine("{0} {1}", s, l); }); }
3、调用多个方法
如果有多个任务并行,可以使用Parallel.Invoke()方法,它提供任务的并行性模式:
static void ParallelInvoke() { Parallel.Invoke(Foo, Bar); } static void Foo() { Console.WriteLine("foo"); } static void Bar() { Console.WriteLine("bar"); }
4、For()方法的取消
在For()方法的重载方法中,可以传递一个ParallelOptions类型的参数,利用此参数可以传递一个CancellationToken参数。使用CancellationTokenSource对象用于注册CancellationToken,并允许调用Cancel方法用于取消操作。
一旦取消操作,For()方法就抛出一个OperationCanceledException类型的异常,使用CancellationToken可以注册取消操作时的信息。调用Register方法,传递一个在取消操作时调用的委托。通过取消操作,可以将其他的迭代操作在启动之前取消,但已经启动的迭代操作允许完成。取消操作是以协作方式进行的,以避免在取消迭代操作的中间泄露资源。
static void CancelParallelLoop() { var cts = new CancellationTokenSource(); cts.Token.ThrowIfCancellationRequested(); cts.Token.Register(() => Console.WriteLine("** token cancelled")); // 在500ms后取消标记 cts.CancelAfter(500); try { ParallelLoopResult result = Parallel.For(0, 100, new ParallelOptions() { CancellationToken = cts.Token }, x => { Console.WriteLine("loop {0} started", x); int sum = 0; for (int i = 0; i < 100; i++) { Thread.Sleep(2); sum += i; } Console.WriteLine("loop {0} finished", x); }); } catch (OperationCanceledException ex) { Console.WriteLine(ex.Message); } }
5、发现存在的问题
使用并行循环时,若出现以下两个问题,需要使用Partitioner(命名空间 System.Collections.Concurrent中)解决。
示例1中,求1000000000以内所有自然数开方的和。第一部分采用直接计算的方式,第二部分采用分区计算。第二部分的Partitioner 会把需要迭代的区间分拆为多个不同的空间,并存入Tuple对象中。
/* 示例1 */public static void PartitionerTest() { //使用计时器 System.Diagnostics.Stopwatch stopwatch = new System.Diagnostics.Stopwatch(); const int maxValue = 1000000000; long sum = 0; stopwatch.Restart();//开始计时 Parallel.For(0, maxValue, (i) => { Interlocked.Add(ref sum, (long )Math.Sqrt(i));//Interlocked是原子操作,多线程访问时的线程互斥操作 }); stopwatch.Stop(); Console.WriteLine($"Parallel.For:{stopwatch.Elapsed}");//我的机器运行出的时间是:00:01:37.0391204 var partitioner = System.Collections.Concurrent.Partitioner.Create(0, maxValue);//拆分区间 sum = 0; stopwatch.Restart(); Parallel.ForEach(partitioner, (rang) => { long partialSum = 0; //迭代区间的数据 for(int i=rang.Item1;i<rang.Item2;i++) { partialSum += (long)Math.Sqrt(i); } Interlocked.Add(ref sum, partialSum);//原子操作 }); stopwatch.Stop(); Console.WriteLine($"Parallel.ForEach:{stopwatch.Elapsed}"); //我的机器运行出的时间是:00:00:02.7111666 }
Partitioner的分区是静态的,只要迭代分区划分完成,每个分区上都会运行一个委托。如果某一段区间的迭代次数提前完成,也不会尝试重新分区并让处理器分担工作。 对于任意IEnumerable<T>类型都可以创建不指定区间的分区,但这样就会让每个迭代项目都创建一个委托,而不是对每个区间创建委托。创建自定义的Partitioner可以解决这个问题,代码比较复杂。请自行参阅:http://www.writinghighperf.net/go/20
示例2中,采用一个委托方法来计算两个数之间的关系值。前一种是每次运行都重新构造委托,后一种是先构造出委托的方法而后每一次调用。
//声明一个委托 private delegate int MathOp(int x, int y); private int Add(int x,int y) { return x + y; } private int DoOperation(MathOp op,int x,int y) { return op(x, y); } /* * 委托会设计两类开销:构造开销和调用开销。大多数调用开销和普通方法的调用差不多。 但委托是一种对象,构造开销可能相当大,最好是只做一次构造,然后把对象缓存起来。 */ public void Test() { System.Diagnostics.Stopwatch stopwatch = new System.Diagnostics.Stopwatch(); stopwatch.Restart(); for(int i=0;i<10;i++) { //每一次遍历循环,都会产生一次构造和调用开销 DoOperation(Add, 1, 2); } stopwatch.Stop(); Console.WriteLine("Construction and invocation: {0}", stopwatch.Elapsed);//00:00:00.0003812 stopwatch.Restart(); MathOp op = Add;//只产生一次构造开销 for(int i=0;i<10;i++) { DoOperation(op, 1, 2);//每一次遍历都只产生遍历开销 } stopwatch.Stop(); Console.WriteLine("Once Construction and invocation: {0}", stopwatch.Elapsed);//00:00:00.0000011 }
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