c# Parallel類(lèi)的使用
Parallel類(lèi)是對(duì)線(xiàn)程的抽象,提供數(shù)據(jù)與任務(wù)的并行性。類(lèi)定義了靜態(tài)方法For和ForEach,使用多個(gè)任務(wù)來(lái)完成多個(gè)作業(yè)。Parallel.For和Parallel.ForEach方法在每次迭代的時(shí)候調(diào)用相同的代碼,而Parallel.Invoke()方法允許同時(shí)調(diào)用不同的方法。Parallel.ForEach()方法用于數(shù)據(jù)的并行性,Parallel.Invoke()方法用于任務(wù)的并行性。
1、For()方法
For()方法用于多次執(zhí)行一個(gè)任務(wù),可以并行運(yùn)行迭代,但迭代的順序并沒(méi)指定。For()方法前兩個(gè)參數(shù)為定義循環(huán)的開(kāi)始和結(jié)束,第三個(gè)參數(shù)為Action<int>委托。方法的返回值是ParallelLoopResult結(jié)構(gòu),它提供了是否結(jié)束的信息。如以下循環(huán)方法,不能保證輸出順序:
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);//異步方法,用于釋放線(xiàn)程供其他任務(wù)使用。完成后,可能看不到方法的輸出,因?yàn)橹?前臺(tái)線(xiàn))程結(jié)束,所有的后臺(tái)線(xiàn)程也將結(jié)束 Console.WriteLine("{0}, task: {1}, thread: {2}", i, Task.CurrentId, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); }); Console.WriteLine("Is completed: {0}", result.IsCompleted); }
異步功能雖然方便,但是知道后臺(tái)發(fā)生了什么仍然重要,必須留意。
提前停止For()方法
可以根據(jù)條件提前停止For()方法,而不必完成全部的迭代。,傳入?yún)?shù)ParallelLoopState的對(duì)象,調(diào)用Break()方法或者Stop()方法。如調(diào)用Break()方法,當(dāng)?shù)荡笥?5的時(shí)候中斷(當(dāng)前線(xiàn)程結(jié)束,類(lèi)似于普通for的Continue),但其他任務(wù)可以同時(shí)運(yùn)行,有其他值的任務(wù)也可以運(yùn)行(如果當(dāng)前線(xiàn)程是主線(xiàn)程,那么就等同于Stop(),結(jié)束所有線(xiàn)程)。Stop()方法結(jié)束的是所有操作(類(lèi)似于普通for的Break)。利用LowestBreakIteration屬性可以忽略其他任務(wù)的結(jié)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()方法可以使用幾個(gè)線(xiàn)程執(zhí)行循環(huán)。如果要對(duì)每個(gè)線(xiàn)程進(jìn)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。
- 前兩個(gè)參數(shù)是對(duì)應(yīng)的循環(huán)起始和終止條件;
- 第二個(gè)參數(shù)類(lèi)型是Func<TLocal>,返回一個(gè)值,傳遞給第三個(gè)參數(shù)。
- 第三個(gè)參數(shù)類(lèi)型是Func<int, ParallelLoopState, TLocal, TLocal>,是循環(huán)體的委托,其內(nèi)部的第一個(gè)參數(shù)是循環(huán)迭代,內(nèi)部第二個(gè)參數(shù)允許停止迭代,內(nèi)部第三個(gè)參數(shù)用于接收For()方法的前一個(gè)參數(shù)的返回值。循環(huán)體應(yīng)當(dāng)返回與For()循環(huán)泛型類(lèi)型一致的值。
- 第四個(gè)參數(shù)是指定的一個(gè)委托,用于執(zhí)行相關(guān)后續(xù)操作。
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()方法循環(huán)
ForEach()方法遍歷實(shí)現(xiàn)了IEnumerable的集合,其方式類(lèi)似于foreach語(yǔ)句,但是以異步方式遍歷,沒(méi)有確定的順序。如果要中斷循環(huán),同樣可以采用ParallelLoopState參數(shù)。ForEach<TSource>有許多泛型的重載方法。
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、調(diào)用多個(gè)方法
如果有多個(gè)任務(wù)并行,可以使用Parallel.Invoke()方法,它提供任務(wù)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()方法的重載方法中,可以傳遞一個(gè)ParallelOptions類(lèi)型的參數(shù),利用此參數(shù)可以傳遞一個(gè)CancellationToken參數(shù)。使用CancellationTokenSource對(duì)象用于注冊(cè)CancellationToken,并允許調(diào)用Cancel方法用于取消操作。
一旦取消操作,F(xiàn)or()方法就拋出一個(gè)OperationCanceledException類(lèi)型的異常,使用CancellationToken可以注冊(cè)取消操作時(shí)的信息。調(diào)用Register方法,傳遞一個(gè)在取消操作時(shí)調(diào)用的委托。通過(guò)取消操作,可以將其他的迭代操作在啟動(dòng)之前取消,但已經(jīng)啟動(dòng)的迭代操作允許完成。取消操作是以協(xié)作方式進(jìn)行的,以避免在取消迭代操作的中間泄露資源。
static void CancelParallelLoop() { var cts = new CancellationTokenSource(); cts.Token.ThrowIfCancellationRequested(); cts.Token.Register(() => Console.WriteLine("** token cancelled")); // 在500ms后取消標(biāo)記 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、發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題
使用并行循環(huán)時(shí),若出現(xiàn)以下兩個(gè)問(wèn)題,需要使用Partitioner(命名空間 System.Collections.Concurrent中)解決。
- 使用并行循環(huán)時(shí),應(yīng)確保每次迭代的工作量要明顯大于同步共享狀態(tài)的開(kāi)銷(xiāo)。 如果循環(huán)把時(shí)間都耗在了阻塞式的訪(fǎng)問(wèn)共享的循環(huán)變量上,那么并行執(zhí)行的好處就很容易完全喪失。盡可能讓每次循環(huán)迭代都只是在局部進(jìn)行,避免阻塞式訪(fǎng)問(wèn)造成的損耗。見(jiàn)示例1
- 并行循環(huán)的每一次迭代都會(huì)生成一個(gè)委托,如果每次生成委托或方法的開(kāi)銷(xiāo)比迭代完成的工作量大,使用并行方案就不適合了(委托會(huì)設(shè)計(jì)兩類(lèi)開(kāi)銷(xiāo):構(gòu)造開(kāi)銷(xiāo)和調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)。大多數(shù)調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)和普通方法的調(diào)用差不多。 但委托是一種對(duì)象,構(gòu)造開(kāi)銷(xiāo)可能相當(dāng)大,最好是只做一次構(gòu)造,然后把對(duì)象緩存起來(lái))。見(jiàn)示例2
示例1中,求1000000000以?xún)?nèi)所有自然數(shù)開(kāi)方的和。第一部分采用直接計(jì)算的方式,第二部分采用分區(qū)計(jì)算。第二部分的Partitioner 會(huì)把需要迭代的區(qū)間分拆為多個(gè)不同的空間,并存入Tuple對(duì)象中。
/* 示例1 */public static void PartitionerTest() { //使用計(jì)時(shí)器 System.Diagnostics.Stopwatch stopwatch = new System.Diagnostics.Stopwatch(); const int maxValue = 1000000000; long sum = 0; stopwatch.Restart();//開(kāi)始計(jì)時(shí) Parallel.For(0, maxValue, (i) => { Interlocked.Add(ref sum, (long )Math.Sqrt(i));//Interlocked是原子操作,多線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)時(shí)的線(xiàn)程互斥操作 }); stopwatch.Stop(); Console.WriteLine($"Parallel.For:{stopwatch.Elapsed}");//我的機(jī)器運(yùn)行出的時(shí)間是:00:01:37.0391204 var partitioner = System.Collections.Concurrent.Partitioner.Create(0, maxValue);//拆分區(qū)間 sum = 0; stopwatch.Restart(); Parallel.ForEach(partitioner, (rang) => { long partialSum = 0; //迭代區(qū)間的數(shù)據(jù) for(int i=rang.Item1;i<rang.Item2;i++) { partialSum += (long)Math.Sqrt(i); } Interlocked.Add(ref sum, partialSum);//原子操作 }); stopwatch.Stop(); Console.WriteLine($"Parallel.ForEach:{stopwatch.Elapsed}"); //我的機(jī)器運(yùn)行出的時(shí)間是:00:00:02.7111666 }
Partitioner的分區(qū)是靜態(tài)的,只要迭代分區(qū)劃分完成,每個(gè)分區(qū)上都會(huì)運(yùn)行一個(gè)委托。如果某一段區(qū)間的迭代次數(shù)提前完成,也不會(huì)嘗試重新分區(qū)并讓處理器分擔(dān)工作。 對(duì)于任意IEnumerable<T>類(lèi)型都可以創(chuàng)建不指定區(qū)間的分區(qū),但這樣就會(huì)讓每個(gè)迭代項(xiàng)目都創(chuàng)建一個(gè)委托,而不是對(duì)每個(gè)區(qū)間創(chuàng)建委托。創(chuàng)建自定義的Partitioner可以解決這個(gè)問(wèn)題,代碼比較復(fù)雜。請(qǐng)自行參閱:http://www.writinghighperf.net/go/20
示例2中,采用一個(gè)委托方法來(lái)計(jì)算兩個(gè)數(shù)之間的關(guān)系值。前一種是每次運(yùn)行都重新構(gòu)造委托,后一種是先構(gòu)造出委托的方法而后每一次調(diào)用。
//聲明一個(gè)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); } /* * 委托會(huì)設(shè)計(jì)兩類(lèi)開(kāi)銷(xiāo):構(gòu)造開(kāi)銷(xiāo)和調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)。大多數(shù)調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)和普通方法的調(diào)用差不多。 但委托是一種對(duì)象,構(gòu)造開(kāi)銷(xiāo)可能相當(dāng)大,最好是只做一次構(gòu)造,然后把對(duì)象緩存起來(lái)。 */ public void Test() { System.Diagnostics.Stopwatch stopwatch = new System.Diagnostics.Stopwatch(); stopwatch.Restart(); for(int i=0;i<10;i++) { //每一次遍歷循環(huán),都會(huì)產(chǎn)生一次構(gòu)造和調(diào)用開(kāi)銷(xiāo) DoOperation(Add, 1, 2); } stopwatch.Stop(); Console.WriteLine("Construction and invocation: {0}", stopwatch.Elapsed);//00:00:00.0003812 stopwatch.Restart(); MathOp op = Add;//只產(chǎn)生一次構(gòu)造開(kāi)銷(xiāo) for(int i=0;i<10;i++) { DoOperation(op, 1, 2);//每一次遍歷都只產(chǎn)生遍歷開(kāi)銷(xiāo) } stopwatch.Stop(); Console.WriteLine("Once Construction and invocation: {0}", stopwatch.Elapsed);//00:00:00.0000011 }
以上就是c# Parallel類(lèi)的使用的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于c# Parallel類(lèi)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
相關(guān)文章
C#使用NPOI設(shè)置Excel下拉選項(xiàng)
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了C#使用NPOI設(shè)置Excel下拉選項(xiàng),文中示例代碼介紹的非常詳細(xì),具有一定的參考價(jià)值,感興趣的小伙伴們可以參考一下2022-02-02C#中的delegate委托類(lèi)型基本學(xué)習(xí)教程
這篇文章主要介紹了C#中的delegate委托類(lèi)型基本學(xué)習(xí)教程,委托是C#語(yǔ)言所具有的一個(gè)重要特性,需要的朋友可以參考下2016-01-01Unity實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)扭曲圖像特效
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了Unity實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)扭曲圖像特效,文中示例代碼介紹的非常詳細(xì),具有一定的參考價(jià)值,感興趣的小伙伴們可以參考一下2019-02-02C#.net編程創(chuàng)建Access文件和Excel文件的方法詳解
這篇文章主要介紹了C#.net編程創(chuàng)建Access文件和Excel文件的方法,結(jié)合實(shí)例形式總結(jié)分析了C#創(chuàng)建Access與Excel文件的幾種常用技巧,具有一定參考借鑒價(jià)值,需要的朋友可以參考下2016-06-06深入學(xué)習(xí)C#網(wǎng)絡(luò)編程之HTTP應(yīng)用編程(下)
這篇文章主要介紹了深入學(xué)習(xí)C#網(wǎng)絡(luò)編程之HTTP應(yīng)用編程的相關(guān)知識(shí),文中講解的非常詳細(xì),幫助大家更好的學(xué)習(xí)c#網(wǎng)絡(luò)編程,感興趣的朋友可以了解下2020-06-06