[C#]Parallel使用

2023-12-24 11:44:28

　　随着多核时代的到来，并行开发越来越展示出它的强大威力！使用并行程序，充分的利用系统资源，提高程序的性能。在.net 4.0中，微软给我们提供了一个新的命名空间：System.Threading.Tasks。这里面有很多关于并行开发的东西，今天第一篇就介绍下最基础，最简单的——认识和使用Parallel。

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。

在这里先讲一个知识点，就是StopWatch的使用，最近有一些人说找不到StopWatch，StopWatch到底是什么东西，今天就来说明一下。

StopWatch在System.Diagnostics命名控件，要使用它就要先引用这个命名空间。

其使用方法如下：

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(); //重新启动被停止的StopWatch

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

本次用到的就这么多知识点，想了解更多关于StopWatch的，去百度一下吧，网上有很多资料。

下面进入整体，开始介绍Parallel.Invoke方法，废话不多说了，首先新建一个控制台程序，添加一个类，代码如下：

public?class?ParallelDemo

?private?Stopwatch stopWatch = new?Stopwatch();

?public?void?Run1()

?Thread.Sleep(2000);

?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.");

?stopWatch.Restart();

?Run1();

?Run2();

?stopWatch.Stop();

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

｝

代码很简单，首先新加一个类，在类中写了两个方法，Run1和Run2，分别等待一定时间，输出一条信息，然后写了一个测试方法ParallelInvokeMethod，分别用两种方法调用Run1和Run2，然后在main方法中调用，下面来看一下运行时间如何：

　　大家应该能够猜到，正常调用的话应该是5秒多，而Parallel.Invoke方法调用用了只有3秒，也就是耗时最长的那个方法，可以看出方法是并行执行的，执行效率提高了很多。

2、Parallel.For

这个方法和For循环的功能相似，下面就在类中添加一个方法来测试一下吧。代码如下：

public?void?ParallelForMethod()

?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.");

写了两个循环，做了一些没有意义的事情，目的主要是为了消耗CPU时间，同理在main方法中调用，运行结果如下图：

可以看到，Parallel.For所用的时间比单纯的for快了1秒多，可见提升的性能是非常可观的。那么，是不是Parallel.For在任何时候都比for要快呢？答案当然是“不是”，要不然微软还留着for干嘛？

下面修改一下代码，添加一个全局变量num，代码如下：

public?void?ParallelForMethod()

?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.");

Parallel.For由于是并行运行的，所以会同时访问全局变量num,为了得到正确的结果，要使用lock,此时来看看运行结果：

　　是不是大吃一惊啊？Parallel.For竟然用了15秒多，而for跟之前的差不多。这主要是由于并行同时访问全局变量，会出现资源争夺，大多数时间消耗在了资源等待上面。

一直说并行，那么从哪里可以看出来Parallel.For是并行执行的呢？下面来写个测试代码：

Parallel.For(0, 100, i =>

?Console.Write(i + "\t");

?});

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。

3、Parallel.Foreach

这个方法跟Foreach方法很相似，想具体了解的，可以百度些资料看看，这里就不多说了，下面给出其使用方法：

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

?list.Add(0);

?Parallel.ForEach(list, item =>

?DoWork(item);

?});

二、 Parallel中途退出循环和异常处理

1、当我们使用到Parallel，必然是处理一些比较耗时的操作，当然也很耗CPU和内存，如果我们中途向停止，怎么办呢？

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。

下面来写一段代码测试一下：

public?void?ParallelBreak()

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

?stopWatch.Start();

?Parallel.For(0, 1000, (i, state) =>

?if?(bag.Count == 300)

??state.Stop();

??return;

?bag.Add(i);

?});

?stopWatch.Stop();

?Console.WriteLine("Bag count is "?+ bag.Count + ", "?+ stopWatch.ElapsedMilliseconds);

这里使用的是Stop，当数量达到300个时，会立刻停止；可以看到结果"Bag count is 300"，如果用break,可能结果是300多个或者300个，大家可以测试一下。

2、异常处理

　　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：

public?class?ParallelDemo

?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.");

｝

顺序调用方法我把异常处理写一起了，这样只能捕获Run1的异常信息，大家可以分开写。捕获AggregateException?异常后，用foreach循环遍历输出异常信息，可以看到两个异常信息都显示了。

点击这里，下载源码

以上就是c# 并行和多线程编程——认识Parallel的详细内容，更多关于c# 并行和多线程编程的资料请关注脚本之家其它相关文章！

文章来源:https://blog.csdn.net/FL1623863129/article/details/135179225
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