C#并行编程 z
目录
背景
基于任务的程序设计、命令式数据并行和任务并行都要求能够支持并发更新的数组、列表和集合。
在.NET Framework 4 以前，为了让共享的数组、列表和集合能够被多个线程更新，需要添加复杂的代码来同步这些更新操作。
如您需要编写一个并行循环，这个循环以无序的方式向一个共享集合中添加元素，那么必须加入一个同步机制来保证这是一个线程安全的集合。
System.Collenctions和System.Collenctions.Generic 名称空间中所提供的经典列表、集合和数组的线程都不是安全的，不能接受并发请求，因此需要对相应的操作方法执行串行化。
下面看代码，代码中并没有实现线程安全和串行化：
class Program
{
private static object o = new object();
private static List<Product> _Products { get; set; }
/* coder:释迦苦僧
* 代码中 创建三个并发线程 来操作_Products 集合
* System.Collections.Generic.List 这个列表在多个线程访问下，不能保证是安全的线程，所以不能接受并发的请求，我们必须对ADD方法的执行进行串行化
*/
static void Main(string[] args)
{
_Products = new List<Product>();
/*创建任务 t1 t1 执行 数据集合添加操作*/
Task t1 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddProducts();
});
/*创建任务 t2 t2 执行 数据集合添加操作*/
Task t2 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddProducts();
});
/*创建任务 t3 t3 执行 数据集合添加操作*/
Task t3 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddProducts();
});
Task.WaitAll(t1, t2, t3);
Console.WriteLine(_Products.Count);
Console.ReadLine();
} /*执行集合数据添加操作*/
static void AddProducts()
{
Parallel.For(0, 1000, (i) =>
{
Product product = new Product();
product.Name = "name" + i;
product.Category = "Category" + i;
product.SellPrice = i;
_Products.Add(product);
}); }
} class Product
{
public string Name { get; set; }
public string Category { get; set; }
public int SellPrice { get; set; }
}
代码中开启了三个并发操作，每个操作都向集合中添加1000条数据，在没有保障线程安全和串行化的运行下，实际得到的数据并没有3000条，结果如下：
为此我们需要采用Lock关键字，来确保每次只有一个线程来访问 _Products.Add(product); 这个方法，代码如下：
class Program
{
private static object o = new object();
private static List<Product> _Products { get; set; }
/* coder:释迦苦僧
* 代码中 创建三个并发线程 来操作_Products 集合
* System.Collections.Generic.List 这个列表在多个线程访问下，不能保证是安全的线程，所以不能接受并发的请求，我们必须对ADD方法的执行进行串行化
*/
static void Main(string[] args)
{
_Products = new List<Product>();
/*创建任务 t1 t1 执行 数据集合添加操作*/
Task t1 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddProducts();
});
/*创建任务 t2 t2 执行 数据集合添加操作*/
Task t2 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddProducts();
});
/*创建任务 t3 t3 执行 数据集合添加操作*/
Task t3 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddProducts();
});
Task.WaitAll(t1, t2, t3);
Console.WriteLine("当前数据量为：" + _Products.Count);
Console.ReadLine();
} /*执行集合数据添加操作*/
static void AddProducts()
{
Parallel.For(0, 1000, (i) =>
{
Product product = new Product();
product.Name = "name" + i;
product.Category = "Category" + i;
product.SellPrice = i;
lock (o)
{
_Products.Add(product);
}
}); }
} class Product
{
public string Name { get; set; }
public string Category { get; set; }
public int SellPrice { get; set; }
}
但是锁的引入，带来了一定的开销和性能的损耗，并降低了程序的扩展性，在并发编程中显然不适用。
System.Collections.Concurrent
.NET Framework 4提供了新的线程安全和扩展的并发集合，它们能够解决潜在的死锁问题和竞争条件问题，因此在很多复杂的情形下它们能够使得并行代码更容易编写，这些集合尽 可能减少需要使用锁的次数，从而使得在大部分情形下能够优化为最佳性能，不会产生不必要的同步开销。
需要注意的是：
线程安全并不是没有代价的，比起System.Collenctions和System.Collenctions.Generic命名空间中的列 表、集合和数组来说，并发集合会有更大的开销。因此，应该只在需要从多个任务中并发访问集合的时候才使用并发几个，在串行代码中使用并发集合是没有意义 的，因为它们会增加无谓的开销。
为此，在.NET Framework中提供了System.Collections.Concurrent新的命名空间可以访问用于解决线程安全问题，通过这个命名空间能访问以下为并发做好了准备的集合。
1.BlockingCollection 与经典的阻塞队列数据结构类似，能够适用于多个任务添加和删除数据，提供阻塞和限界能力。
2.ConcurrentBag 提供对象的线程安全的无序集合
3.ConcurrentDictionary 提供可有多个线程同时访问的键值对的线程安全集合
4.ConcurrentQueue 提供线程安全的先进先出集合
5.ConcurrentStack 提供线程安全的后进先出集合
这些集合通过使用比较并交换和内存屏障等技术，避免使用典型的互斥重量级的锁，从而保证线程安全和性能。
ConcurrentQueue
ConcurrentQueue 是完全无锁的，能够支持并发的添加元素，先进先出。下面贴代码，详解见注释：
class Program
{
private static object o = new object();
/*定义 Queue*/
private static Queue<Product> _Products { get; set; }
private static ConcurrentQueue<Product> _ConcurrenProducts { get; set; }
/* coder:释迦苦僧
* 代码中 创建三个并发线程 来操作_Products 和 _ConcurrenProducts 集合，每次添加 10000 条数据 查看 一般队列Queue 和 多线程安全下的队列ConcurrentQueue 执行情况
*/
static void Main(string[] args)
{
Thread.Sleep(1000);
_Products = new Queue<Product>();
Stopwatch swTask = new Stopwatch();
swTask.Start(); /*创建任务 t1 t1 执行 数据集合添加操作*/
Task t1 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddProducts();
});
/*创建任务 t2 t2 执行 数据集合添加操作*/
Task t2 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddProducts();
});
/*创建任务 t3 t3 执行 数据集合添加操作*/
Task t3 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddProducts();
}); Task.WaitAll(t1, t2, t3);
swTask.Stop();
Console.WriteLine("List<Product> 当前数据量为：" + _Products.Count);
Console.WriteLine("List<Product> 执行时间为：" + swTask.ElapsedMilliseconds); Thread.Sleep(1000);
_ConcurrenProducts = new ConcurrentQueue<Product>();
Stopwatch swTask1 = new Stopwatch();
swTask1.Start(); /*创建任务 tk1 tk1 执行 数据集合添加操作*/
Task tk1 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddConcurrenProducts();
});
/*创建任务 tk2 tk2 执行 数据集合添加操作*/
Task tk2 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddConcurrenProducts();
});
/*创建任务 tk3 tk3 执行 数据集合添加操作*/
Task tk3 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddConcurrenProducts();
}); Task.WaitAll(tk1, tk2, tk3);
swTask1.Stop();
Console.WriteLine("ConcurrentQueue<Product> 当前数据量为：" + _ConcurrenProducts.Count);
Console.WriteLine("ConcurrentQueue<Product> 执行时间为：" + swTask1.ElapsedMilliseconds);
Console.ReadLine();
} /*执行集合数据添加操作*/
static void AddProducts()
{
Parallel.For(0, 30000, (i) =>
{
Product product = new Product();
product.Name = "name" + i;
product.Category = "Category" + i;
product.SellPrice = i;
lock (o)
{
_Products.Enqueue(product);
}
}); }
/*执行集合数据添加操作*/
static void AddConcurrenProducts()
{
Parallel.For(0, 30000, (i) =>
{
Product product = new Product();
product.Name = "name" + i;
product.Category = "Category" + i;
product.SellPrice = i;
_ConcurrenProducts.Enqueue(product);
}); }
} class Product
{
public string Name { get; set; }
public string Category { get; set; }
public int SellPrice { get; set; }
}
需要注意的是，代码中的输出时间并不能够完全正确的展示出并发代码下的ConcurrentQueue性能，采用ConcurrentQueue在一定程度上也带来了损耗，如下图所示：
ConcurrentQueue 还有另外两种方法：TryDequeue 尝试移除并返回 和 TryPeek 尝试返回但不移除，下面贴代码：
class Program
{
private static object o = new object();
private static ConcurrentQueue<Product> _ConcurrenProducts { get; set; }
/* coder:释迦苦僧
* ConcurrentQueue 下的 TryPeek 和 TryDequeue
*/
static void Main(string[] args)
{
_ConcurrenProducts = new ConcurrentQueue<Product>();
/*执行添加操作*/
Console.WriteLine("执行添加操作");
Parallel.Invoke(AddConcurrenProducts, AddConcurrenProducts);
Console.WriteLine("ConcurrentQueue<Product> 当前数据量为：" + _ConcurrenProducts.Count);
/*执行TryPeek操作 尝试返回不移除*/
Console.WriteLine("执行TryPeek操作 尝试返回不移除");
Parallel.Invoke(PeekConcurrenProducts, PeekConcurrenProducts);
Console.WriteLine("ConcurrentQueue<Product> 当前数据量为：" + _ConcurrenProducts.Count); /*执行TryDequeue操作 尝试返回并移除*/
Console.WriteLine("执行TryDequeue操作 尝试返回并移除");
Parallel.Invoke(DequeueConcurrenProducts, DequeueConcurrenProducts);
Console.WriteLine("ConcurrentQueue<Product> 当前数据量为：" + _ConcurrenProducts.Count); Console.ReadLine();
} /*执行集合数据添加操作*/
static void AddConcurrenProducts()
{
Parallel.For(0, 100, (i) =>
{
Product product = new Product();
product.Name = "name" + i;
product.Category = "Category" + i;
product.SellPrice = i;
_ConcurrenProducts.Enqueue(product);
});
}
/*尝试返回 但不移除*/
static void PeekConcurrenProducts()
{
Parallel.For(0, 2, (i) =>
{
Product product = null;
bool excute = _ConcurrenProducts.TryPeek(out product);
Console.WriteLine(product.Name);
});
}
/*尝试返回 并 移除*/
static void DequeueConcurrenProducts()
{
Parallel.For(0, 2, (i) =>
{
Product product = null;
bool excute = _ConcurrenProducts.TryDequeue(out product);
Console.WriteLine(product.Name);
});
}
} class Product
{
public string Name { get; set; }
public string Category { get; set; }
public int SellPrice { get; set; }
}
需要注意 TryDequeue 和 TryPeek 的无序性，在多线程下
ConcurrentStack 是完全无锁的，能够支持并发的添加元素，后进先出。下面贴代码，详解见注释：
private static object o = new object();
/*定义 Stack*/
private static Stack<Product> _Products { get; set; }
private static ConcurrentStack<Product> _ConcurrenProducts { get; set; }
/* coder:释迦苦僧
* 代码中 创建三个并发线程 来操作_Products 和 _ConcurrenProducts 集合，每次添加 30000 条数据 查看 一般Stack 和 多线程安全下的 ConcurrentStack 执行情况
*/
static void Main(string[] args)
{
Thread.Sleep(1000);
_Products = new Stack<Product>();
Stopwatch swTask = new Stopwatch();
swTask.Start(); /*创建任务 t1 t1 执行 数据集合添加操作*/
Task t1 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddProducts();
});
/*创建任务 t2 t2 执行 数据集合添加操作*/
Task t2 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddProducts();
});
/*创建任务 t3 t3 执行 数据集合添加操作*/
Task t3 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddProducts();
}); Task.WaitAll(t1, t2, t3);
swTask.Stop();
Console.WriteLine("List<Product> 当前数据量为：" + _Products.Count);
Console.WriteLine("List<Product> 执行时间为：" + swTask.ElapsedMilliseconds); Thread.Sleep(1000);
_ConcurrenProducts = new ConcurrentStack<Product>();
Stopwatch swTask1 = new Stopwatch();
swTask1.Start(); /*创建任务 tk1 tk1 执行 数据集合添加操作*/
Task tk1 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddConcurrenProducts();
});
/*创建任务 tk2 tk2 执行 数据集合添加操作*/
Task tk2 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddConcurrenProducts();
});
/*创建任务 tk3 tk3 执行 数据集合添加操作*/
Task tk3 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddConcurrenProducts();
}); Task.WaitAll(tk1, tk2, tk3);
swTask1.Stop();
Console.WriteLine("ConcurrentStack<Product> 当前数据量为：" + _ConcurrenProducts.Count);
Console.WriteLine("ConcurrentStack<Product> 执行时间为：" + swTask1.ElapsedMilliseconds);
Console.ReadLine();
} /*执行集合数据添加操作*/
static void AddProducts()
{
Parallel.For(0, 30000, (i) =>
{
Product product = new Product();
product.Name = "name" + i;
product.Category = "Category" + i;
product.SellPrice = i;
lock (o)
{
_Products.Push(product);
}
}); }
/*执行集合数据添加操作*/
static void AddConcurrenProducts()
{
Parallel.For(0, 30000, (i) =>
{
Product product = new Product();
product.Name = "name" + i;
product.Category = "Category" + i;
product.SellPrice = i;
_ConcurrenProducts.Push(product);
}); }
} class Product
{
public string Name { get; set; }
public string Category { get; set; }
public int SellPrice { get; set; }
}
ConcurrentStack 还有另外两种方法：TryPop 尝试移除并返回 和 TryPeek 尝试返回但不移除，下面贴代码：
class Program
{
private static object o = new object();
private static ConcurrentStack<Product> _ConcurrenProducts { get; set; }
/* coder:释迦苦僧
* ConcurrentQueue 下的 TryPeek 和 TryPop
*/
static void Main(string[] args)
{
_ConcurrenProducts = new ConcurrentStack<Product>();
/*执行添加操作*/
Console.WriteLine("执行添加操作");
Parallel.Invoke(AddConcurrenProducts, AddConcurrenProducts);
Console.WriteLine("ConcurrentStack<Product> 当前数据量为：" + _ConcurrenProducts.Count);
/*执行TryPeek操作 尝试返回不移除*/
Console.WriteLine("执行TryPeek操作 尝试返回不移除");
Parallel.Invoke(PeekConcurrenProducts, PeekConcurrenProducts);
Console.WriteLine("ConcurrentStack<Product> 当前数据量为：" + _ConcurrenProducts.Count); /*执行TryDequeue操作 尝试返回并移除*/
Console.WriteLine("执行TryPop操作 尝试返回并移除");
Parallel.Invoke(PopConcurrenProducts, PopConcurrenProducts);
Console.WriteLine("ConcurrentStack<Product> 当前数据量为：" + _ConcurrenProducts.Count); Console.ReadLine();
} /*执行集合数据添加操作*/
static void AddConcurrenProducts()
{
Parallel.For(0, 100, (i) =>
{
Product product = new Product();
product.Name = "name" + i;
product.Category = "Category" + i;
product.SellPrice = i;
_ConcurrenProducts.Push(product);
});
}
/*尝试返回 但不移除*/
static void PeekConcurrenProducts()
{
Parallel.For(0, 2, (i) =>
{
Product product = null;
bool excute = _ConcurrenProducts.TryPeek(out product);
Console.WriteLine(product.Name);
});
}
/*尝试返回 并 移除*/
static void PopConcurrenProducts()
{
Parallel.For(0, 2, (i) =>
{
Product product = null;
bool excute = _ConcurrenProducts.TryPop(out product);
Console.WriteLine(product.Name);
});
}
} class Product
{
public string Name { get; set; }
public string Category { get; set; }
public int SellPrice { get; set; }
}
对于并发下的其他集合，我这边就不做代码案列了，大家可以通过下面的链接查看,如有问题，欢迎指正
http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.collections.concurrent(v=vs.110).aspx
C#并行编程 z的更多相关文章
- C#中的多线程 - 并行编程 z
原文:http://www.albahari.com/threading/part5.aspx 专题:C#中的多线程 1并行编程Permalink 在这一部分,我们讨论 Framework 4.0 加 ...
- C#~异步编程再续~大叔所理解的并行编程(Task&Parallel)
返回目录 并行这个概念出自.net4.5,它被封装在System.Threading.Tasks命名空间里,主要提供一些线程,异步的方法,或者说它是对之前Thread进行的二次封装,为的是让开发人员更 ...
- C#并行编程中的Parallel.Invoke
一.基础知识 并行编程:并行编程是指软件开发的代码,它能在同一时间执行多个计算任务,提高执行效率和性能一种编程方式,属于多线程编程范畴.所以我们在设计过程中一般会将很多任务划分成若干个互相独立子任务, ...
- C#并行编程
C#并行编程中的Parallel.Invoke 一.基础知识 并行编程:并行编程是指软件开发的代码,它能在同一时间执行多个计算任务,提高执行效率和性能一种编程方式,属于多线程编程范畴.所以我们在设计过 ...
- C#并行编程系列-文章导航
菜鸟初步学习,不对的地方请大神指教,参考<C#并行编程高级教程.pdf> 目录 C#并行编程-相关概念 C#并行编程-Parallel C#并行编程-Task C#并行编程-并发集合 C# ...
- Parallel并行编程初步
Parallel并行编程可以让我们使用极致的使用CPU.并行编程与多线程编程不同,多线程编程无论怎样开启线程,也是在同一个CPU上切换时间片.而并行编程则是多CPU核心同时工作.耗时的CPU计算操作选 ...
- .Net中的并行编程-2.ConcurrentStack的实现与分析
在上篇文章<.net中的并行编程-1.基础知识>中列出了在.net进行多核或并行编程中需要的基础知识,今天就来分析在基础知识树中一个比较简单常用的并发数据结构--.net类库中无锁栈的实现 ...
- .Net中的并行编程-3.ConcurrentQueue实现与分析
在上文<.Net中的并行编程-2.ConcurrentQueue的实现与分析> 中解释了无锁的相关概念,无独有偶BCL提供的ConcurrentQueue也是基于原子操作实现, 由于Con ...
- .NET并行编程实践（一：.NET并行计算基本介绍、并行循环使用模式）
阅读目录: 1.开篇介绍 2.NET并行计算基本介绍 3.并行循环使用模式 3.1并行For循环 3.2并行ForEach循环 3.3并行LINQ(PLINQ) 1]开篇介绍 最近这几天在捣鼓并行计算 ...
随机推荐
- 【字典树】【树】【二进制】bzoj1954/POJ3764The xor-longest Path 题解
建立字典树是异或的一种处理方法. Description In an edge-weighted tree, the xor-length of a path p is defined as ...
- [转] Kubernetes集群安装文档-v1.6版本
[From] https://www.kubernetes.org.cn/1870.html http://jimmysong.io/kubernetes-handbook
- C++ GUI Qt4编程(12)-6.1FindFileDialog
1. 主要介绍了QGridLayout, QHBoxLayout, QVBoxLayout3种布局管理器的使用方法. 2. 在linux中,继承自QDialog的对话框,没有最大化.最小化.关闭按钮, ...
- linux下目录、文件显示颜色的设置生效
Centos系统 拷贝/etc/DIR_COLORS文件为当前主目录的 .dir_colors 命令:cp /etc/DIR_COLORS ~/.dir_colors 修改~/.dir_colors中 ...
- java se系列（四） 函数、数组、排序算法、二分法、二维数组
1 函数 1.1 数的概述 发现不断进行加法运算,为了提高代码的复用性,就把该功能独立封装成一段独立的小程序,当下次需要执行加法运算的时候,就可以直接调用这个段小程序即可,那么这种封装形形式的具体表 ...
- Linux下Tomcat如何传入'$'符号
在实际的工作中,有同事有需求要在Tomcat的启动脚本中添加启动参数,而且启动参数中带有特殊的字符'$',在实际的应用程序中,使用System.getProperty()进行获取设置的值,但是这个字符 ...
- JetBrains PyCharm（Community版本）的下载、安装和初步使用
不多说,直接上干货! 首先谈及这款软件,博主我用的理由:搞机器学习和深度学习! 想学习Python的同学们,在这里隆重介绍一款 Python 的开发工具 pyCharm IDE.这是我最喜欢的 Pyt ...
- unity手游使用terrian注意事项
1.Terrain比较占性能,普通机器测试,未开terrain 60帧,开启terrain后 30帧 2.Terrain的size大小与占用性能无关,不过越小的Terrain的烘焙上去的阴影越模糊 ...
- elasticsearch fitler查询例子
- java线程中的 sleep() wait() yield()
sleep()方法是让线程休眠 可以指定时间 其实就是让线程进入阻塞状态 指定的时间过后 进入就绪状态 不释锁 相当于抱着锁睡觉 wait() 让线程进入等待状态 被唤醒后才会继续执行 ...