代码改变世界

.Net4.0 Parallel编程(二)Data Parallelism 中

2010-06-09 21:58  Henry Cui  阅读(3361)  评论(24编辑  收藏  举报

上篇文章中看过了使用Parrallel.For、Parael.Foreach在效率上给我们带来的提高。本文就来如何终止循环、线程局部变量 进行说明。

Thread-Local Variables

首先我们来看下线程局部变量,是的我们也许一直在想我们如何去定义一个线程局部变量呢。先看段顺序执行的代码:

        [TestMethod()]
        public void NormalSequenceTest()
        {
            int[] nums = Enumerable.Range(0, 1000000).ToArray();
            long total = 0;
            for (int i = 0; i < nums.Length;i++ )
            {
                total += nums[i];
            }
            Console.WriteLine("The total is {0}", total);
        }

执行结果:

image

我们再来看这段代码:

        [TestMethod()]
        public void NormalParallelTest()
        {
            int[] nums = Enumerable.Range(0, 1000000).ToArray();
            long total = 0;
            Parallel.For(0,nums.Length,i=>
            {
                total += nums[i];
            });
            Console.WriteLine("The total is {0}", total);
        }

执行结果:

image

再运行下:

image

也许我们会感到很奇怪为什么会这样呢,其实我们想想就可以明白了,total变量是公共的,而我们的程序是多个线程的加,而多个线程之间是不能把数据共享的。其实我们需要的是在每个线程中计算出一个和值,然后再进行累加。我们来看看线程局部变量:

        [TestMethod()]
        public void ThreadLocalTest()
        {
            int[] nums = Enumerable.Range(0, 1000000).ToArray();
            long total = 0;

            Parallel.For<long>(0, nums.Length, () => 0, (j, loop, subtotal) =>
            {
                subtotal += nums[j];
                return subtotal;
            },
                (x) => Interlocked.Add(ref total, x)
            );
            
            Console.WriteLine("The total is {0}", total);
        }

我们再看下执行结果:

 image

下面说下泛型方法Parallel.For<T>方法,方法的原型:

public static ParallelLoopResult For<TLocal>(int fromInclusive, int toExclusive, Func<TLocal> localInit, Func<int, ParallelLoopState, TLocal, TLocal> body, Action<TLocal> localFinally);

TLocal:线程变量的类型;第一个、第二个参数就不必多说了,就是其实值跟结束值。

localInit:每个线程的线程局部变量初始值的设置;

body:每次循环执行的方法,其中方法的最后一个参数就是线程局部变量;

localFinally:每个线程之后执行的方法。

相信这样解释后就能明白了为什么需要线程局部变量了,也明白如何使用线程局部变量了。我们再看看在Parallel.Foreach<T>中如何使用:

        [TestMethod()]
        public void ForeachThreadLocalTest()
        {
            int[] nums = Enumerable.Range(0, 1000000).ToArray();
            long total = 0;
            Parallel.ForEach<int,long>(nums,()=>0,(member,loopState,subTotal)=>
                {
                    subTotal += member;
                    return subTotal;
                },
                    (perLocal)=> Interlocked.Add(ref total,perLocal)
               );
            Console.WriteLine("The total is {0}", total);
        }

要注意的是,我们必须要使用ForEach<TSource, TLocal>,因为第一个参数表示的是迭代源的类型,第二个表示的是线程局部变量的类型,其方法的参数跟For是差不多的。

Break、Stop

首先我们可以看到在Parallel.For的一个重载方法中:

public static ParallelLoopResult For(int fromInclusive, int toExclusive, Action<int, ParallelLoopState> body);

在委托的最后一个参数类型为ParallelLoopState,而ParallelLoopState里面提供给我们两个方法:Break、Stop来终止迭代,而Break跟Stop的区别是什么呢?我们来看两段代码:

        private void StopLoop()
        {
            var Stack = new ConcurrentStack<string>();
            Parallel.For(0, 10000, (i, loopState) =>
            {
                if (i < 1000)
                    Stack.Push(i.ToString());
                else
                {
                    loopState.Stop();
                    return;
                }
            });
            Console.WriteLine("Stop Loop Info:\n elements count:{0}", Stack.Count);    
        }

        private void BreakLoop()
        {
            var Stack = new ConcurrentStack<string>();
            var stringList = this.ConstructString(10000);
            Parallel.For(0, stringList.Count, (i, loopState) =>
            {
                Stack.Push(stringList[i]);
                if (stringList[i].Contains("999"))
                {
                    loopState.Break();
                }
            });
            Console.WriteLine("Stop Loop Info:\n elements count:{0}", Stack.Count);
        }

        private List<string> ConstructString(int number)
        {
            var stringList = new List<string>();
            Parallel.For(0, number - 1, i =>
            {
                stringList.Add(i.ToString());
            });
            return stringList;
        }

测试方法:

        [TestMethod()]
        public void LoopTest()
        {
            StopLoop();
            BreakLoop();
        }

来看看运行结果吧:

image

其实这个例子只是想告诉大家,为什么第一个用Stop,第二个用Break。原因是:第一个例子中我只关心的是循环的迭代变量i的值,我只要1000个字符串,而不去管这1000个字符串是什么东西。所以当达到1000时,我们就立刻停止所有的迭代包括其他线程上的。而第二个方法中我们是判断的源中的某个索引值,这个时候有可能较早的元素还未处理。

其实在我们调用过Stop或者Break方法后,循环上的其他的线程可能还会运行一段时间,其实我们可以通过IsStopped属性来判断循环是在其他线程上停止。Foreach中的使用就不再看了,跟For是一样的。

 

总结

在本文中,主要介绍了如何停止循环、使用线程局部变量。在里面我们看到了我们在使用并行开发时,有很多东西是需要我们去注意的。在下文中将介绍下异常处理、取消循环等话题。

作者:Henllyee Cui
出处: http://henllyee.cnblogs.com/
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