前言：

最近給客戶開(kāi)發(fā)一個(gè)伙食費(fèi)計(jì)算系統(tǒng)，大概需要計(jì)算2000個(gè)人的伙食。需求是按照員工的預(yù)定報(bào)餐計(jì)劃對(duì)消費(fèi)記錄進(jìn)行檢查，如有未報(bào)餐有刷卡或者有報(bào)餐沒(méi)刷卡的要進(jìn)行一定的金額扣減等一系列規(guī)則。一開(kāi)始我的想法比較簡(jiǎn)單，直接用一個(gè)for循環(huán)搞定，統(tǒng)計(jì)結(jié)果倒是沒(méi)問(wèn)題，但是計(jì)算出來(lái)太慢了需要7，8分鐘。這樣系統(tǒng)服務(wù)是報(bào)超時(shí)錯(cuò)誤的，讓人覺(jué)得有點(diǎn)不太爽。由于時(shí)間也不多就就先提交給用戶使用了，后面邏輯又增加了，計(jì)算時(shí)間變長(zhǎng)，整個(gè)計(jì)算一遍居然要將近10分鐘了。這個(gè)對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是能接收的（原來(lái)自己手算需要好幾天呢），但是我自己接受不了，于是就開(kāi)始優(yōu)化了，怎么優(yōu)化呢，用多線程唄。

一提到多線程，最先想到的是Task了，畢竟.net4.0以上Task封裝了很多好用的方法。但是Task畢竟是多開(kāi)一些線程去執(zhí)行任務(wù)，最后整合結(jié)果，這樣可以快一些，但我想更加快速一些，于是想到了另外一個(gè)對(duì)象：Parallel。之前在維護(hù)代碼是確實(shí)有遇到過(guò)別人寫(xiě)的Parallel.Invoke，只是指定這個(gè)函數(shù)的作用是并發(fā)執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)，如果遇到多個(gè)耗時(shí)的操作，他們之間又不貢獻(xiàn)變量這個(gè)方法不錯(cuò)。我的情況是要并發(fā)執(zhí)行一個(gè)集合，于是就用了List.ForAll 這個(gè)方法其實(shí)是拓展方法，完整的調(diào)用為：List.AsParallel().ForAll，需要先轉(zhuǎn)換成支持并發(fā)的集合，等同于Parallel.ForEach，目的是對(duì)集合里面的元素并發(fā)執(zhí)行一系列操作。

于是乎，把原來(lái)的foreach換成了List.AsParallel().ForAll，運(yùn)行起來(lái)，果然速度驚人，不到兩分鐘就插入結(jié)果了，但最后卻是報(bào)主鍵重復(fù)的錯(cuò)誤，這個(gè)錯(cuò)誤的原因是，由于使用了并發(fā)，這個(gè)時(shí)候變量自增，其實(shí)是在強(qiáng)著自增，當(dāng)多個(gè)線程同時(shí)獲取到了id值，都去自增然后就重復(fù)了，舉個(gè)例子如下：

int num = 1;
      List<int> list = new List<int>();
      for (int i = 1; i <= 2000; i++)
      {
        list.Add(i);
      }
      Console.WriteLine($"num初始值為：" + num.ToString());
      list.AsParallel().ForAll(n =>
      {
        num++;
      });
      Console.WriteLine($"不加鎖，并發(fā){list.Count}次后為：" + num.ToString());
      Console.ReadKey();

這段代碼是讓一個(gè)變量執(zhí)行2000次自增，正常結(jié)果應(yīng)該是2001，但實(shí)際結(jié)果如下：

有經(jīng)驗(yàn)的同學(xué)，立馬能想到需要加鎖了，C#內(nèi)置了很多鎖對(duì)象，如lock 互斥鎖，Interlocked 內(nèi)部鎖，Monitor 這幾個(gè)比較常見(jiàn)，lock內(nèi)部實(shí)現(xiàn)其實(shí)就是使用了Monitor對(duì)象。對(duì)變量自增，Interlocked對(duì)象提供了，變量自增，自減、或者相加等方法,我們使用自增方法Interlocked.Increment，函數(shù)定義為：int Increment(ref int num),該對(duì)象提供原子性的變量自增操作，傳入目標(biāo)數(shù)值，返回或者ref num都是自增后的結(jié)果。 在之前的基礎(chǔ)上我們?cè)黾右恍┐a：

num = 1;
      Console.WriteLine($"num初始值為：" + num.ToString());
      list.AsParallel().ForAll(n =>
      {
        Interlocked.Increment(ref num);
      });
      Console.WriteLine($"使用內(nèi)部鎖，并發(fā){list.Count}次后為：" + num.ToString());
      Console.ReadKey();

我們來(lái)看運(yùn)行結(jié)果：

加了鎖之后ID重復(fù)算是解決了，其實(shí)別高興太早，由于正常的環(huán)境有了ID我們還有用這些ID來(lái)構(gòu)建對(duì)象呢，于是又寫(xiě)了寫(xiě)代碼，用集合來(lái)添加這些ID，為了更真實(shí)的模擬生產(chǎn)環(huán)境，我在forAll里面又加了一層循環(huán)代碼如下：

num = 1;
      Random random = new Random();
      var total = 0;
      var m = new ConcurrentBag<int>();
      list.AsParallel().ForAll(n =>
      {
        var c = random.Next(1, 50);
        Interlocked.Add(ref total, c);
        for (int i = 0; i < c; i++)
        {
          Interlocked.Increment(ref num);
          m.Add(num);
        }
      });
      Console.WriteLine($"使用內(nèi)部鎖，并發(fā)+內(nèi)部循環(huán){list.Count}次后為：" + num.ToString());
      Console.WriteLine($"實(shí)際值為：{total + 1}");
      var l = m.GroupBy(n => n).Where(o => o.Count() > 1);
      Console.WriteLine($"并發(fā)里面使用安全集合ConcurrentBag添加num，集合重復(fù)值：{l.Count()}個(gè)");
      Console.ReadKey();

上面的代碼里面我用到了線程安全集合ConcurrentBag<T>它的命名空間是：using System.Collections.Concurrent，盡管使用了線程安全集合，但是在并發(fā)面前仍然是不安全的，到了這里其實(shí)比較郁悶了，自增加鎖，安全集合內(nèi)部應(yīng)該也使用了鎖，但還是重復(fù)了。有點(diǎn)說(shuō)不過(guò)去了，想想多線程執(zhí)行時(shí)有個(gè)上下文對(duì)象，即當(dāng)多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行任務(wù)，共享了變量他們一開(kāi)始傳進(jìn)去的對(duì)象數(shù)值應(yīng)該是相同的，由于變量自增時(shí)加了鎖，所以ID是不會(huì)重復(fù)了。我猜測(cè)問(wèn)題應(yīng)該出在Add方法了，就是說(shuō)當(dāng)num值自增后還沒(méi)有來(lái)得及傳出去就已經(jīng)執(zhí)行了Add方法，故添加了重復(fù)變量。于是乎，我重新寫(xiě)了段代碼，讓ID自增和集合添加都放到鎖里面：

num = 1;
      total = 0;
      using (var q = new BlockingCollection<int>())
      {
        list.AsParallel().ForAll(n =>
        {
          var c = random.Next(1, 50);
          Interlocked.Add(ref total, c);
          for (int i = 0; i < c; i++)
          {
            
            // Task.Delay(100);
            q.Add(Interlocked.Increment(ref num));
            
            //可控
            //lock (objLock)
            //{
            //  num++;
            //  q.Add(num);
            //}
          }

        });
        q.CompleteAdding();
        Console.WriteLine($"num累計(jì)值為：{total},并發(fā)之后值為：{num}");
        var x = q.GroupBy(n => n).Where(o => o.Count() > 1);
        Console.WriteLine($"并發(fā)使用安全集合BlockingCollection+Interlocked添加num，集合重復(fù)值：{x.Count()}個(gè)");
        Console.ReadKey();
      }

這里我測(cè)試了另外一個(gè)線程安全的集合BlockingCollection，關(guān)于這個(gè)集合的使用請(qǐng)自行查找MSDN文檔，上面的關(guān)鍵代碼直接添加安全集合的返回值，可以保證集合不會(huì)重復(fù)，但其實(shí)下面的lock更適用與正式環(huán)境，因?yàn)槲覀兲砑拥囊话愣际菍?duì)象不會(huì)是基礎(chǔ)類型數(shù)值，運(yùn)行結(jié)果如下：

至此，我們的問(wèn)題解決了，計(jì)算時(shí)間由原來(lái)的9分多降至110秒左右，可見(jiàn)Parallel的處理還是很給力的，唯一不足的是，很占CPU，執(zhí)行計(jì)算后CPU達(dá)到了88%。附上計(jì)算結(jié)果：

優(yōu)化前后對(duì)比

總結(jié)：

C#安全集合在并發(fā)的情況下其實(shí)不一定是安全的，還是需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景和驗(yàn)證結(jié)果為準(zhǔn)。Parallel.ForEach在對(duì)循環(huán)數(shù)量可觀的情況下是可以去使用的，如果有共享變量，一定要配合鎖做同步處理。還是得慎用這個(gè)方法，如果方法內(nèi)部有操作數(shù)據(jù)庫(kù)的記得增加事務(wù)處理，否則就呵呵了。

好了，以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。

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