C#编程（六十四）----------并行扩展

并行的扩展

扩展1.

Parallel的使用:

在Parallel下面有三个常用的方法Invoke,For,ForEach

Parallel.Invoke()方法是最简单,最简洁的将串行的代码并行化.

在这里先说一点,就是Stopwatch的使用,Stopwatch到底是个什么东西,首先Stopwatch在命名空间System.Diagnostics中.

使用方法如下:

var StopWatch =new Stopwatch();//创建一个Stopwatch实例

StopWatch.Start();//开始计时

StopWatch.Stop();//停止计时

StopWatch.Reset();//重置StopWatch

StopWatch.Restart();//重启被停止的Stopwatch

stopWatch.ElapsedMilliseconds //获取stopWatch从开始到现在的时间差，单位是毫秒

案例:

using System;

using System.Collections.Concurrent;

using System.Collections.Generic;

using System.Diagnostics;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading;

using System.Threading.Tasks;

namespace 并行集合和LINQ

{

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

Custom custom = new Custom();

custom.ParallelInvokeMethod();

Console.WriteLine("运行完成");

Console.ReadKey();

}

}

public class Custom

{

private Stopwatch stopWatch = new Stopwatch();

public void Run1()

{

Thread.Sleep(2000);//Thread需要添加命名空间

Console.WriteLine("Task 1 is cost 2 sec");

}

public void Run2()

{

Thread.Sleep(3000);

Console.WriteLine("Task 2 is cost 3 sec");

}

public void ParallelInvokeMethod()

{

stopWatch.Start();

Parallel.Invoke(Run1, Run2);

stopWatch.Stop();

Console.WriteLine("Parallel run " + stopWatch.ElapsedMilliseconds + " ms.");//这是在并行的情况下

stopWatch.Restart();

Run1();

Run2();

stopWatch.Stop();

Console.WriteLine("Normal run " + stopWatch.ElapsedMilliseconds + " ms.");//这是正常情况

}

}

}

分析:正确情况下确实应该是5秒左右,明明白白写着呢,3000+2000=5000ms,而使用了Parallel.Invoke方法只用了3秒,由此可见并行执行提高了很多效率.

扩展2:Parallel.For

这个方法和For循环的功能类似,案例:

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Diagnostics;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

namespace 并行扩展

{

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

Stopwatch stopWatch = new Stopwatch();

stopWatch.Start();

for (int i = 0; i < 10000; i++)

{

for (int j = 0; j < 60000; j++)

{

int sum = 0;

sum += i;

}

}

stopWatch.Stop();

Console.WriteLine("NormalFor run " + stopWatch.ElapsedMilliseconds + " ms.");

stopWatch.Reset();

stopWatch.Start();

Parallel.For(0, 10000, item =>

{

for (int j = 0; j < 60000; j++)

{

int sum = 0;

sum += item;

}

});

stopWatch.Stop();

Console.WriteLine("ParallelFor run " + stopWatch.ElapsedMilliseconds + " ms.");

Console.WriteLine("运行完毕");

Console.ReadKey();

}

}

}

分析:写了两个循环,做些无用的操作,主要是消耗CPU的资源,通过多次运行结果可以看到们使用了Parallel.For所有的时间差不多也就是单纯for时间的三分之一.是不是在任何时候Parallel.For在任何时候都比这普通的for快呢,肯定不是啊,要是这样的话,C#的for早就淘汰了.

案例:修改代码,添加一个全局变量num

using System;

using System.Collections.Concurrent;

using System.Collections.Generic;

using System.Diagnostics;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

namespace 并行扩展

{

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

Stopwatch stopWatch = new Stopwatch();

var obj = new Object();

long num = 0;

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

stopWatch.Start();

for (int i = 0; i < 10000; i++)

{

for (int j = 0; j < 60000; j++)

{

//int sum = 0;

//sum += item;

num++;

}

}

stopWatch.Stop();

Console.WriteLine("NormalFor run " + stopWatch.ElapsedMilliseconds + " ms.");

stopWatch.Reset();

stopWatch.Start();

Parallel.For(0, 10000, item =>

{

for (int j = 0; j < 60000; j++)

{

//int sum = 0;

//sum += item;

lock (obj)

{

num++;

}

}

});

stopWatch.Stop();

Console.WriteLine("ParallelFor run " + stopWatch.ElapsedMilliseconds + " ms.");

//并行的问题,需要多运行几遍,一遍两遍看不出什么东西来

Console.WriteLine("运行完毕");

Console.ReadKey();

}

}

}

分析:Parallel.For由于是并行运行的,所以会同时访问访问全局变量num,为了得到正确的结果,要使用lock,所以Parallel.For竟然耗了这么多时间,这是因为并行同时访问全局变量,会出现资源争夺(我的电脑当时开着虚拟机,听着音乐,在程序运行的时候我我Ctrl+S了以下文档,我的电脑出现卡死的情况),大不多的资源都消耗在了资源等待上面.

虽然一直说并说,但一直没有证明一下,你肯定不服,来让你服气:

Parallel.For(0, 100, i =>

{

Console.Write(i + "\t");

});

Console.WriteLine("运行完毕");

从0输出到99，运行后会发现输出的顺序不对，用for顺序肯定是对的，并行同时执行，所以会出现输出顺序不同的情况。

扩展3

Parallel.ForEach

这个方法和普通的foreach很相似,案例:

List<int> list = new List<int>();

for (int i = 0; i < 100000; i++)

{

list.Add(i);

}

Stopwatch stopWatch = new Stopwatch();

stopWatch.Start();

Parallel.ForEach(list, i =>

{

i++;

});

stopWatch.Stop();

Console.WriteLine(stopWatch.ElapsedMilliseconds);

Parallel中途退出循环和异常处理

我们为啥使用Parallel呢,肯定是在处理一些比较好使的任务,当然也很消耗CPU资源和内存,如果我们在中途想停止,怎么办呢?

串行好办啊,一个break搞定,但是串行呢?貌似不知道呢,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方法来帮助我们!

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。

案例:

Stopwatch stopWatch = new Stopwatch();

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

stopWatch.Start();

Parallel.For(0, 1000, (i, state) =>

{

if (bag.Count == 300)

{

//state.Stop();//也可能会出现300多,但是不会很夸张,在我的测试下,最多出现303,大部分还是300

state.Break();//如果是break的话,可能会看到Bag count is 300(多),在我多次测试下,得到最夸张的结果是840

return;

}

bag.Add(i);

});

stopWatch.Stop();

Console.WriteLine("Bag count is " + bag.Count + ", " + "一共用时 :"+stopWatch.ElapsedMilliseconds+"ms");

Console.WriteLine("运行完毕");

Console.ReadKey();

异常:

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。

这里我们修改Parallel.Invoke的代码，修改后代码如下：

private Stopwatch stopWatch = new Stopwatch();

public void Run1()

{

Thread.Sleep(2000);

Console.WriteLine("Task 1 is cost 2 sec");

throw new Exception("Exception in task 1");

}

public void Run2()

{

Thread.Sleep(3000);

Console.WriteLine("Task 2 is cost 3 sec");

throw new Exception("Exception in task 2");

}

public void ParallelInvokeMethod()

{

stopWatch.Start();

try

{

Parallel.Invoke(Run1, Run2);

}

catch (AggregateException aex)

{

foreach (var ex in aex.InnerExceptions)

{

Console.WriteLine(ex.Message);

}

}

stopWatch.Stop();

Console.WriteLine("Parallel run " + stopWatch.ElapsedMilliseconds + " ms.");

stopWatch.Reset();

stopWatch.Start();

try

{

Run1();

Run2();

}

catch (Exception ex)

{

Console.WriteLine(ex.Message);

}

stopWatch.Stop();

Console.WriteLine("Normal run " + stopWatch.ElapsedMilliseconds + " ms.");

Console.WriteLine("运行完毕");

Console.ReadKey();