.NET(C#) Internals: 以一個數組填充的例子初步了解.NET 4.0中的并行（二）

1、parallel class

1.1、for方法

1.2、foreach方法

1.3、invoke方法

2、并發控制疑問？

2.1、使用lock鎖

2.2、使用plinq——用asparallel

2.3、使用plinq——用parallelenumerable

2.4、使用interlocked操作

2.5、使用parallel.for的有thread-local變量重載函數

性能比較

<code>using</code> <code>system.threading.tasks; </code>

<code>class</code> <code>test</code>

<code> </code><code>static</code> <code>int</code> <code>n = 1000;</code>

<code> </code><code>static</code> <code>void</code> <code>testmethod()</code>

<code> </code><code>// using a named method.</code>

<code> </code><code>parallel.for(0, n, method2);</code>

<code> </code><code>// using an anonymous method.</code>

<code> </code><code>parallel.for(0, n,</code><code>delegate</code><code>(</code><code>int</code> <code>i)</code>

<code> </code><code>// using a lambda expression.</code>

<code> </code><code>parallel.for(0, n, i =></code>

<code> </code><code>static</code> <code>void</code> <code>method2(</code><code>int</code> <code>i)</code>

上面這個例子簡單易懂，上篇我們就是用的parallel.for,這裡就不解釋了。其實parallel類的方法主要分為下面三類：

for方法

foreach方法

invoke方法

在裡面執行的for循環可能并行地運作，它有12個重載。這12個重載中int32參數和int64參數的方法各為6個，下面以int32為例列出：

toexclusive)。另外body有兩個local狀态變量用于同一線程的疊代之間共享。localinit委托将在每個線程參與循環執行時調用，

并傳回這些線程初始的local狀态。這些初始狀态被傳遞給body，當它在每個線程上第一次調用時。然後，接下來body調用傳回一個可能的修改狀态值

且傳遞給下一次body調用。最終，最後一次在每個線程上的body調用傳回的一個狀态值傳遞給localfinally委托。每個線程執行在自己的

loacl 狀态上執行最後一個動作時，localfinally委托将被調用。這個委托可能在多個線程上并發執行，是以，你必須同步通路任何共享變量。

<code>using</code> <code>system;</code>

<code>using</code> <code>system.collections.generic;</code>

<code>using</code> <code>system.linq;</code>

<code>using</code> <code>system.text;</code>

<code>using</code> <code>system.threading;</code>

<code>using</code> <code>system.threading.tasks;</code>

<code>namespace</code> <code>consoleapplication2</code>

<code> </code><code>class</code> <code>program</code>

<code> </code><code>// demonstrated features:</code>

<code> </code><code>// cancellationtokensource</code>

<code> </code><code>// parallel.for()</code>

<code> </code><code>// paralleloptions</code>

<code> </code><code>// parallelloopresult</code>

<code> </code><code>// expected results:</code>

<code> </code><code>// an iteration for each argument value (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) is executed.</code>

<code> </code><code>// the order of execution of the iterations is undefined.</code>

<code> </code><code>// the iteration when i=2 cancels the loop.</code>

<code> </code><code>// some iterations may bail out or not start at all; because they are temporally executed in unpredictable order,</code>

<code> </code><code>// it is impossible to say which will start/complete and which won't.</code>

<code> </code><code>// at the end, an operationcancelledexception is surfaced.</code>

<code> </code><code>// documentation:</code>

<code> </code><code>static</code> <code>void</code> <code>main(</code><code>string</code><code>[] args)</code>

<code> </code><code>cancellationtokensource cancellationsource =</code><code>new</code> <code>cancellationtokensource();</code>

<code> </code><code>paralleloptions options =</code><code>new</code> <code>paralleloptions();</code>

<code> </code><code>options.cancellationtoken = cancellationsource.token;</code>

<code> </code><code>parallelloopresult loopresult = parallel.for(</code>

<code> </code><code>options,</code>

<code> </code><code>(i, loopstate) =></code>

<code> </code><code>console.writeline(</code><code>"start thread={0}, i={1}"</code><code>, thread.currentthread.managedthreadid, i);</code>

<code> </code><code>// simulate a cancellation of the loop when i=2</code>

<code> </code><code>cancellationsource.cancel();</code>

<code> </code><code>// simulates a long execution</code>

<code> </code><code>thread.sleep(1 * 200);</code>

<code> </code><code>// check to see whether or not to continue</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(loopstate.shouldexitcurrentiteration)</code><code>return</code><code>;</code>

<code> </code><code>console.writeline(</code><code>"finish thread={0}, i={1}"</code><code>, thread.currentthread.managedthreadid, i);</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(loopresult.iscompleted)</code>

<code> </code><code>console.writeline(</code><code>"all iterations completed successfully. this was not expected."</code><code>);</code>

<code> </code><code>// no exception is expected in this example, but if one is still thrown from a task,</code>

<code> </code><code>// it will be wrapped in aggregateexception and propagated to the main thread.</code>

<code> </code><code>catch</code> <code>(aggregateexception e)</code>

<code> </code><code>console.writeline(</code><code>"parallel.for has thrown an aggregateexception. this was not expected.\n{0}"</code><code>, e);</code>

<code> </code><code>// catching the cancellation exception</code>

<code> </code><code>catch</code> <code>(operationcanceledexception e)</code>

<code> </code><code>console.writeline(</code><code>"an iteration has triggered a cancellation. this was expected.\n{0}"</code><code>, e.tostring());</code>

提供的每個動作可能并行地執行，它有2個重載。

例如下面代碼執行了三個操作（來自msdn）：

<code> </code><code>static</code> <code>void</code> <code>main()</code>

<code> </code><code>parallel.invoke(</code>

<code> </code><code>basicaction, </code><code>// param #0 - static method</code>

<code> </code><code>() => </code><code>// param #1 - lambda expression</code>

<code> </code><code>console.writeline(</code><code>"method=beta, thread={0}"</code><code>, thread.currentthread.managedthreadid);</code>

<code> </code><code>delegate</code><code>() </code><code>// param #2 - in-line delegate</code>

<code> </code><code>console.writeline(</code><code>"method=gamma, thread={0}"</code><code>, thread.currentthread.managedthreadid);</code>

<code> </code><code>// no exception is expected in this example, but if one is still thrown from a task,</code>

<code> </code><code>// it will be wrapped in aggregateexception and propagated to the main thread.</code>

<code> </code><code>console.writeline(</code><code>"an action has thrown an exception. this was unexpected.\n{0}"</code><code>, e.innerexception.tostring());</code>

<code> </code><code>static</code> <code>void</code> <code>basicaction()</code>

<code> </code><code>console.writeline(</code><code>"method=alpha, thread={0}"</code><code>, thread.currentthread.managedthreadid);</code>

有人提出以下疑問：“如果for裡面的東西，對于順序敏感的話，會不會有問題。并行處理的話，說到底應該是多線程。如果需要lock住什麼東西的話，應該怎麼做呢？例如這個例子不是對數組填充，是對檔案操作呢？對某個資源操作呢？”

<code> </code><code>int</code> <code>loops=0;</code>

<code> </code><code>while</code> <code>(loops <= 100)</code>

<code> </code><code>parallel.for(1, 1001,</code><code>delegate</code><code>(</code><code>long</code> <code>i)</code>

<code> </code><code>system.console.writeline(sum);</code>

<code> </code><code>loops++;</code>

在上述代碼中，為了校驗正确性我進行了重複做了100次，得出如下結果：

.NET(C#) Internals: 以一個數組填充的例子初步了解.NET 4.0中的并行（二）

我們知道500500才是正确的答案，這說明parallel.for不能保證對sum正确的并發執行，對此我們應該加上适當的控制，并借機來回答上面提出的如何加鎖的問題。下面有幾種方案可以解決這個問題：

這個我就不多解釋了，直接上代碼：

<code> </code><code>int</code> <code>loops = 0;</code>

<code> </code><code>object</code> <code>moniter =</code><code>new</code> <code>object</code><code>();</code>

<code> </code><code>lock</code> <code>(moniter) { sum += i; }</code>

我們加上lock鎖之後就會得出正确的結果。

關于plinq，以後将會介紹到，這裡不會詳細介紹，感興趣的自行查閱資料。代碼如下：

<code> </code><code>sum = enumerable.range(0, 1001).asparallel().sum();</code>

運作可以得到正确的結果。

這個也不多說，直接上代碼，因為關于plinq将在以後詳細介紹，感興趣的自行查閱資料。

<code> </code><code>sum = parallelenumerable.range(0, 1001).sum();</code>

運作同樣可以得到正确結果。

代碼如下：

<code> </code><code>interlocked.add(</code><code>ref</code> <code>sum, i);</code>

運作可以得到正确結果。

這個方法已經在1.2中介紹，這裡直接上代碼，代碼如下：

<code> </code><code>parallel.for(0, 1001, () => 0, (i, state,subtotal) =></code>

<code> </code><code>subtotal += i;</code>

<code> </code><code>return</code> <code>subtotal;</code>

<code> </code><code>partial => interlocked.add(</code><code>ref</code> <code>sum, partial));</code>

運作可得正确結果。

上面的解決方案那個比較好呢？請大家各抒己見！關于這個我已經測試了一下。

ps:感覺寫這篇的時候很累，思緒也很亂，不知大家對這篇還滿意(⊙_⊙)？有什麼地方需要改進，或者說不易了解，或者哪個地方錯了！

.NET(C#) Internals: 以一個數組填充的例子初步了解.NET 4.0中的并行（二）

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