转载精进不休 .NET 4.0 (5) - C# 4.0 新特性之并行运算(Parallel) https://www.cnblogs.com/webabcd/archive/2010/06/03/1750449.html

2022-10-17 19:18:01

精进不休 .NET 4.0 (5) - C# 4.0 新特性之并行运算(Parallel)

介绍
C# 4.0 的新特性之并行运算

Parallel.For - for 循环的并行运算
Parallel.ForEach - foreach 循环的并行运算
Parallel.Invoke - 并行调用多个任务
Task - 任务，基于线程池。其使我们对并行编程变得更简单，且不用关心底层是怎么实现的
PLINQ - 用于对内存中的数据做并行运算，也就是说其只支持 LINQ to Object 的并行运算

示例
1、Parallel.For 的 Demo
Parallel/ParallelFor.aspx.cs


代码

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Web;

using System.Web.UI;

using System.Web.UI.WebControls;

namespace CSharp.Parallel

{

    public partial class ParallelFor : System.Web.UI.Page

    {

        protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)

        {

            Normal();

            ParallelForDemo();

        }

        private void Normal()

        {

            DateTime dt = DateTime.Now;

            for (int i = 0; i < 20; i++)

            {

                GetData(i);

            }

            Response.Write((DateTime.Now - dt).TotalMilliseconds.ToString());

            Response.Write("<br />");

            Response.Write("<br />");

        }

        private void ParallelForDemo()

        {

            DateTime dt = DateTime.Now;

            // System.Threading.Tasks.Parallel.For - for 循环的并行运算

            System.Threading.Tasks.Parallel.For(0, 20, (i) => { GetData(i); });

            Response.Write((DateTime.Now - dt).TotalMilliseconds.ToString());

            Response.Write("<br />");

        }

        private int GetData(int i)

        {

            System.Threading.Thread.Sleep(100);

            Response.Write(i.ToString());

            Response.Write("<br />");

            return i;

        }

    }

}

/*

运行结果：

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

2000.0514

0

13

1

19

7

12

18

6

2

8

10

14

4

16

5

3

15

17

9

11

300.0077

*/

2、Parallel.ForEach 的 Demo
Parallel/ParallelForEach.aspx.cs


代码

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Web;

using System.Web.UI;

using System.Web.UI.WebControls;

namespace CSharp.Parallel

{

    public partial class ParallelForEach : System.Web.UI.Page

    {

        private List<int> _data = new List<int>();

        protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)

        {

            InitData();

            Normal();

            ParallelForEachDemo();

        }

        private void InitData()

        {

            _data.Clear();

            for (int i = 0; i < 20; i++)

            {

                _data.Add(i);

            }

        }

        private void Normal()

        {

            DateTime dt = DateTime.Now;

            for (int i = 0; i < 20; i++)

            {

                GetData(i);

            }

            Response.Write((DateTime.Now - dt).TotalMilliseconds.ToString());

            Response.Write("<br />");

            Response.Write("<br />");

        }

        private void ParallelForEachDemo()

        {

            DateTime dt = DateTime.Now;

            // System.Threading.Tasks.Parallel.ForEach - foreach 循环的并行运算

            System.Threading.Tasks.Parallel.ForEach(_data, (index) => { GetData(index); });

            Response.Write((DateTime.Now - dt).TotalMilliseconds.ToString());

            Response.Write("<br />");

        }

        private int GetData(int i)

        {

            System.Threading.Thread.Sleep(100);

            Response.Write(i.ToString());

            Response.Write("<br />");

            return i;

        }

    }

}

/*

运行结果：

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

2000.0514

0

6

12

18

1

2

7

13

19

4

3

8

14

9

5

15

10

16

11

17

600.0154

*/

3、Parallel.Invoke 的 Demo
Parallel/ParallelInvoke.aspx.cs


代码

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Web;

using System.Web.UI;

using System.Web.UI.WebControls;

using System.Threading;

namespace CSharp.Parallel

{

    public partial class ParallelInvoke : System.Web.UI.Page

    {

        protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)

        {

            var tasks = new Action[] { () => Task1(), () => Task2(), () => Task3() };

            // System.Threading.Tasks.Parallel.Invoke - 并行调用多个任务

            System.Threading.Tasks.Parallel.Invoke(tasks);

        }

        private void Task1()

        {

            Thread.Sleep(3000);

            Response.Write("Task1 - " + "ThreadId:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString() + " - " + DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss"));

            Response.Write("<br />");

        }

        private void Task2()

        {

            System.Threading.Thread.Sleep(3000);

            Response.Write("Task2 - " + "ThreadId:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString() + " - " + DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss"));

            Response.Write("<br />");

        }

        private void Task3()

        {

            System.Threading.Thread.Sleep(3000);

            Response.Write("Task3 - " + "ThreadId:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString() + " - " + DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss"));

            Response.Write("<br />");

        }

    }

}

/*

运行结果：

Task2 - ThreadId:26 - 09:11:58

Task1 - ThreadId:25 - 09:11:58

Task3 - ThreadId:24 - 09:11:58

*/

4、Task 的 Demo
Parallel/ParallelTask.aspx.cs


代码

/*

Task - 任务，基于线程池。其使我们对并行编程变得更简单，且不用关心底层是怎么实现的

*/

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Web;

using System.Web.UI;

using System.Web.UI.WebControls;

using System.Threading;

using System.Threading.Tasks;

namespace CSharp.Parallel

{   

    public partial class ParallelTask : System.Web.UI.Page

    {

        protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)

        {

            /*

             * CancellationTokenSource - 取消任务的操作需要用到的一个类

             *     Token - 一个 CancellationToken 类型的对象，用于通知取消指定的操作

             *     IsCancellationRequested - 是否收到了取消操作的请求

             *     Cancel() - 结束任务的执行

             * ParallelOptions - 并行运算选项

             *     CancellationToken - 设置一个 Token，用于取消任务时的相关操作

             *     MaxDegreeOfParallelism - 指定一个并行循环最多可以使用多少个线程

             */

            CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();

            ParallelOptions pOption = new ParallelOptions() { CancellationToken = cts.Token };

            pOption.MaxDegreeOfParallelism = 10;

            Response.Write("开始执行，3.5 秒后结束");

            Response.Write("<br />");

            /*

             * Task - 任务类

             *     Factory.StartNew() - 创建并开始一个或一批新任务

             *     ContinueWith() - 此任务完成后执行指定的另一个任务

             *     AsyncState - 此任务的上下文对象

             *     Wait() - 阻塞，直到任务完成

             */

            Task task0 = Task.Factory.StartNew(() =>

            {

                Thread.Sleep(3500);

                cts.Cancel();

                Response.Write("结束");

                Response.Write("<br />");

            });

            // 通过 System.Threading.Tasks.Parallel.Invoke 执行任务的时候，可以加入 ParallelOptions 参数，用于对此并行运算做一些配置

            System.Threading.Tasks.Parallel.Invoke(pOption,

                () => Task1(pOption.CancellationToken),

                () => Task2(pOption.CancellationToken));

            /*

             * 一个 Task 内可以包含多个 Task

            Task tasks = new Task(() => 

            {

                Task.Factory.StartNew(() => Method()); 

                Task.Factory.StartNew(() => Method2()); 

                Task.Factory.StartNew(() => Method3()); 

            }); 

            tasks.Start(); 

            // 阻塞，直到整个任务完成

            tasks.Wait(); 

            */

            /*

             * 带返回值的 Task

            Func<object, long> fun = delegate(object state)

            {

                return 1.0;

            };

            Task<long> tsk = new Task<long>(fun, "state");

            tsk.Start();

            Response.Write(tsk.Result.ToString()); 

            */

        }

       

        private void Task1(CancellationToken token)

        {

            // 每隔 1 秒执行一次，直到此任务收到了取消的请求

            // 注意：虽然此处是其他线程要向主线程（UI线程）上输出信息，但因为使用了 Task ，所以不用做任何处理

            while (!token.IsCancellationRequested)

            {

                Response.Write("Task1 - " + "ThreadId: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());

                Response.Write("<br />");

                Thread.Sleep(1000);

            }

        }

        private void Task2(CancellationToken token)

        {

            while (!token.IsCancellationRequested)

            {

                Response.Write("Task2 - " + "ThreadId: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());

                Response.Write("<br />");

                Thread.Sleep(1000);

            }

        }

    }

}

/*

运行结果：

开始执行，3.5 秒后结束

Task2 - ThreadId: 6

Task1 - ThreadId: 48

Task1 - ThreadId: 48

Task2 - ThreadId: 6

Task2 - ThreadId: 6

Task1 - ThreadId: 48

Task2 - ThreadId: 6

Task1 - ThreadId: 48

结束

*/

5、PLINQ 的 Demo
Parallel/ParallelPLINQ.aspx.cs


代码

/*

PLINQ - 用于对内存中的数据做并行运算，也就是说其只支持 LINQ to Object 的并行运算

*/

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Web;

using System.Web.UI;

using System.Web.UI.WebControls;

namespace CSharp.Parallel

{

    public partial class ParallelPLINQ : System.Web.UI.Page

    {

        protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)

        {

            List<int> list = new List<int>();

            for (int i = 0; i < 100; i++)

            {

                list.Add(i);

            }

            // AsParallel() - 并行运算

            // AsSequential() - 串行运算

            // AsOrdered() - 保持数据的原有顺序（AsSequential()指的是串行运算；AsOrdered()指的是如果在并行运算的前提下，它会把结果先缓存，然后排序，最后再把排序后的数据做输出）

            // AsUnordered() - 可以不必保持数据的原有顺序

            // WithDegreeOfParallelism() - 明确地指出需要使用多少个线程来完成工作

            // WithCancellation(new CancellationTokenSource().Token) - 指定一个 CancellationToken 类型的参数

            ParallelQuery nums = from num in list.AsParallel<int>().AsOrdered<int>()

                                 where num % 10 == 0

                                 select num;

            foreach (var num in nums)

            {

                Response.Write(num.ToString());

                Response.Write("<br />");

            }

            // 聚合方法也可以做并行运算

            Response.Write(list.AsParallel().Average().ToString());

            Response.Write("<br />");

            // 自定义聚合方法做并行运算的 Demo（实现一个取集合的平均值的功能）

            double myAggregateResult = list.AsParallel().Aggregate(

                // 聚合变量的初始值

                0d,   

                // 在每个数据分区上，计算此分区上的数据

                // 第一个参数：对应的数据分区的计算结果；第二个参数：对应的数据分区的每个数据项

                (value, item) => 

                {

                    double result = value + item;

                    return result; 

                },

                // 根据每个数据分区上的计算结果，再次做计算

                // 第一个参数：全部数据的计算结果；第二个参数：每个数据分区上的计算结果

                (value, data) =>

                {

                    double result = value + data;

                    return result;

                },

                // 根据全部数据的计算结果再次计算，得到最终的聚合结果

                (result) => result / list.Count

            );

            Response.Write(myAggregateResult.ToString());

        } 

    }

}

/*

运行结果：

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

49.5

49.5 

*/

注：关于并行运算的实例可以参考
http://code.msdn.microsoft.com/ParExtSamples

OK
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精进不休 .NET 4.0 (5) - C# 4.0 新特性之并行运算(Parallel)

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