并行开发——第一篇 Parallel的使用
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并行开发——第一篇 Parallel的使用
osenlin 发表于3年前
并行开发——第一篇 Parallel的使用
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摘要: 并行开发 Parallel

在.net 4.0中,微软给我们提供了一个新的命名空间:System.Threading.Tasks。

一: Parallel的使用

在Parallel下面有三个常用的方法invoke,for和forEach。

1:  Parallel.Invoke

    这是最简单,最简洁的将串行的代码并行化

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var watch = Stopwatch.StartNew();

        watch.Start();

        Run1();

        Run2();

        Console.WriteLine("我是串行开发,总共耗时:{0}\n", watch.ElapsedMilliseconds);

        watch.Restart();

        Parallel.Invoke(Run1, Run2);

        watch.Stop();

        Console.WriteLine("我是并行开发,总共耗时:{0}", watch.ElapsedMilliseconds);

        Console.Read();
    }

    static void Run1()
    {
        Console.WriteLine("我是任务一,我跑了3s");
        Thread.Sleep(3000);
    }

    static void Run2()
    {
        Console.WriteLine("我是任务二,我跑了5s");
        Thread.Sleep(5000);
    }
}

在这个例子中可以获取点信息:

尽可能的避免子任务之间的依赖性,因为子任务是并行执行,所以就没有谁一定在前,谁一定在后的规定了。

2:Parallel.for

 我们知道串行代码中也有一个for,但是那个for并没有用到多核,而Paraller.for它会在底层根据硬件线程的运行状况来充分的使用所有的可

利用的硬件线程,注意这里的Parallel.for的步行是1。这里我们来演示一下,向一个线程安全的集合插入数据,当然这个集合采用原子性来实现线程同步,比那些重量级的锁机制更加的节省消耗。

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            for (int j = 1; j < 4; j++)
            {
                Console.WriteLine("\n第{0}次比较", j);

                ConcurrentBag<int> bag = new ConcurrentBag<int>();

                var watch = Stopwatch.StartNew();

                watch.Start();

                for (int i = 0; i < 20000000; i++)
                {
                    bag.Add(i);
                }

                Console.WriteLine("串行计算:集合有:{0},总共耗时:{1}", bag.Count, watch.ElapsedMilliseconds);

                GC.Collect();

                bag = new ConcurrentBag<int>();

                watch = Stopwatch.StartNew();

                watch.Start();

                Parallel.For(0, 20000000, i =>
                {
                    bag.Add(i);
                });

                Console.WriteLine("并行计算:集合有:{0},总共耗时:{1}", bag.Count, watch.ElapsedMilliseconds);

                GC.Collect();

            }
        }
    }

3:Parallel.forEach
    forEach的独到之处就是可以将数据进行分区,每一个小区内实现串行计算,分区采用Partitioner.Create实现。

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            for (int j = 1; j < 4; j++)
            {
                Console.WriteLine("\n第{0}次比较", j);

                ConcurrentBag<int> bag = new ConcurrentBag<int>();

                var watch = Stopwatch.StartNew();

                watch.Start();

                for (int i = 0; i < 3000000; i++)
                {
                    bag.Add(i);
                }

                Console.WriteLine("串行计算:集合有:{0},总共耗时:{1}", bag.Count, watch.ElapsedMilliseconds);

                GC.Collect();

                bag = new ConcurrentBag<int>();

                watch = Stopwatch.StartNew();

                watch.Start();

                Parallel.ForEach(Partitioner.Create(0, 3000000), i =>
                {
                    for (int m = i.Item1; m < i.Item2; m++)
                    {
                        bag.Add(m);
                    }
                });

                Console.WriteLine("并行计算:集合有:{0},总共耗时:{1}", bag.Count, watch.ElapsedMilliseconds);

                GC.Collect();

            }
        }
    }

这里还是要说一下:Partitioner.Create(0, 3000000)。

第一:我们要分区的范围是0-3000000。

第二:我们肯定想知道系统给我们分了几个区? 很遗憾,这是系统内部协调的,无权告诉我们,当然系统也不反对我们自己指定分区个数,

        这里可以使用Partitioner.Create的第六个重载,比如这样:Partitioner.Create(0, 3000000, Environment.ProcessorCount),

下面分享下并行计算中我们可能有的疑惑?

<1> 如何中途退出并行循环?

      是的,在串行代码中我们break一下就搞定了,但是并行就不是这么简单了,不过没关系,在并行循环的委托参数中提供了一个ParallelLoopState,该实例提供了Break和Stop方法来帮我们实现。

Break: 当然这个是通知并行计算尽快的退出循环,比如并行计算正在迭代100,那么break后程序还会迭代所有小于100的。Stop:这个就不一样了,比如正在迭代100突然遇到stop,那它啥也不管了,直接退出

下面举个例子,当迭代到1000的时候退出循环

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var watch = Stopwatch.StartNew();

            watch.Start();

            ConcurrentBag<int> bag = new ConcurrentBag<int>();

            Parallel.For(0, 20000000, (i, state) =>
                  {
                      if (bag.Count == 1000)
                      {
                          state.Break();
                          return;
                      }
                      bag.Add(i);
                  });

            Console.WriteLine("当前集合有{0}个元素。", bag.Count);

        }
    }

<2> 并行计算中抛出异常怎么处理?(新手在编写并行程序的时候容易犯的错误)

 首先任务是并行计算的,处理过程中可能会产生n多的异常,那么如何来获取到这些异常呢?普通的Exception并不能获取到异常,然而为并行诞生的AggregateExcepation就可以获取到一组异常。

<3> 并行计算中我可以留一个硬件线程出来吗?

  默认的情况下,底层机制会尽可能多的使用硬件线程,然而我们使用手动指定的好处是我们可以在2,4,8个硬件线程的情况下来进行测量加速比

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var bag = new ConcurrentBag<int>();

            ParallelOptions options = new ParallelOptions();

            //指定使用的硬件线程数为1
            options.MaxDegreeOfParallelism = 1;

            Parallel.For(0, 300000, options, i =>
            {
                bag.Add(i);
            });

            Console.WriteLine("并行计算:集合有:{0}", bag.Count);

        }
    }


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