Parallel类

1.概述

使用线程有几个原因。假设从应用程序中进行网络调用需要一定的时间。我们不希望用户界面停止响应。让用户一直等待从服务器返回一个响应。用户同时执行其他一些操作，过着甚至取消发送给服务器的请求。这些都可以使用线程来实现。
对于所有的需要等待操作，列如，因为文件，数据库或网络访问都需要一定的时间，此时就可以启动一个新线程，同时完成其他任务。即使是处理密集型的任务，线程也是有帮助的。 一个进程的多线程可以同时在不同CPU上运行，或多核CPU的不同内核上。
如果多线程同时运行，访问相同的数据，就很容易出现问题，必须实现同步机制。
下面介绍的主要命名空间是：Syetem.Threading和System.Threading.Tasks

线程是程序中独立的指令流。，
运行在服务器上的应用程序中，等待客户请求的线程，称为侦听器线程。 只要接受到请求，就把它传递给另一个工作线程，之后继续与客户同行。侦听器线程会立即返回，接受下一个客户发送的下一个请求。
进程包含资源，每个进程都分配了虚拟内存。一个进程至少包含一个线程。操作系统会调用线程。线程有一个优先级，实际上正在处理的程序的位置计数器，一个存储器局部变量的栈。每个线程都有自己的栈，但程序代码的内存和堆由一个进程的所有线程共享。 这使一个进程的所有线程之间的通信非常快–该进程的所有线程都寻址相同的虚拟内存。但是，这也使处理比较困难，因为多线程可以修改同一个内存位置。
线程是运行程序所必须的。在.NET4.0之前，必须直接使用Thread类和ThreadPool类。现在，.NET对着两个类做了抽象，允许使用Parallel类和Task类。
为编写能够利用并行性的代码，必须区分两种主要的场景：任务并行性和数据并行性。

• 任务并行性：使用CUP的代码被并行化。CPU的多个核心会被利用起来，更加快速的完成包含多个任务的活动，而不是在一个核心中按顺序一个一个地执行任务。
• 数据并行性：使用数据集合，在集合上执行的工作被划分为多个任务
  两则可以混合起来使用。

Parallel类

Parallel类是对线程的一个很好的抽象。该类位于System.Threading.Tasks命名空间中，提供了数据和任务并行性
Parallel类定义了并行的for和foreach的静态方法。对于C#的for和foreach语句而言，循环从一个线程中运行。Parallel类使用多个任务，因此使用多个线程来完成作业。
Parallel.For()和Parallel.ForEach()方法在每次迭代中调用相同的代码，而Parallel.Invoke()方法允许同时调用不同的方法。Parallel.Invoke用于任务并行性，而Parallel.ForEach用于数据并行性。

　　　　　　　ParallelLoopResult result = Parallel.For(0, 10, i =>
            {

                Console.WriteLine("{0},task:{1},thread:{2}", i
                    , Task.CurrentId, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                Thread.Sleep(10);
                 // Task.Delay(100);//是一个异步方法，用于释放线程供其他任务使用。
            });

            Console.WriteLine("IS complete:{0}", result.IsCompleted);
            Console.ReadKey();

 

程序的执行依次是：0-2-3-1-4-6-8-7-5-9；共有五个任务和五个线程。任务不一定映射到一个线程上，线程也可以被不同的任务重用。

在4.5中新增的Thread.Sleep方法，而不是Task.Delay方法。Task.Delay是一个异步方法，用于释放线程提供其他任务使用。下面代码使用await关键字，所以一旦延迟就会调用。

     ParallelLoopResult asyncResult = Parallel.For(0, 10, async i =>
            {

                Console.WriteLine("{0},task:{1},thread:{2}", i
                    , Task.CurrentId, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                //使用await关键字，所以一旦完成延迟，就会立即调用这些代码
               // 延迟后执行的代码和延迟前执行的代码可以运行不用的线程中
               await  Task.Delay(100);

               Console.WriteLine("{0},task:{1},thread:{2}", i
                , Task.CurrentId, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);


            });
            Console.WriteLine("IS complete:{0}", asyncResult.IsCompleted);
            Console.ReadKey();

在代用Thread.Delay方法后，线程发生了变化。在输出中还可以看到，任务不再存在，只有线程留下了，而且这里重用了前面的线程。另一重要方面，Parallel类的For方法并没有等待延迟，而是直接完成。Parallel类只等待它创建的任务，而不是等待其他后台活动。在延迟后，也有可能完全看不到方法的输出，出现这种情况的原因是主线程（前台线程）结束，所有的后台线程被终止。

提前停止Parallel.For

也可以提前中断Parallel.For()方法吗，而不是完成所有迭代。For()方法有一个重载接受Action

     ParallelLoopResult asyncResult = Parallel.For(10, 40, async (int i,ParallelLoopState pls ) =>
            {

                Console.WriteLine("{0},task:{1},thread:{2}", i
                    , Task.CurrentId, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                //使用await关键字，所以一旦完成延迟，就会立即调用这些代码
               // 延迟后执行的代码和延迟前执行的代码可以运行不用的线程中
               await  Task.Delay(10);

               if (i > 10)
                   pls.Break();

               //Console.WriteLine("{0},task:{1},thread:{2}", i
               // , Task.CurrentId, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            });
            Console.WriteLine("IS complete:{0}", asyncResult.IsCompleted);
            Console.WriteLine("lowest break iteration :{0}", asyncResult.LowestBreakIteration);
            Console.ReadKey();

 

2.2使用Parallel.ForEach()方法循环

Parallel.ForEach()方法遍历实现了IEnumerable的集合，其方式类似于foreach语句，但以异步方法遍历。

            string[] data = { "aaa", "bbb", "ccc", "ddd", "eee", "fff", "asss" };
            ParallelLoopResult resule = Parallel.ForEach<string>(data, s =>
            {

                Console.WriteLine(s);
            });

如果需要中断循环，使用ForEach()方法重载和ParallelLoopState 参数。
ForEach()方法重载:

 public static ParallelLoopResult ForEach<TSource>(IEnumerable<TSource> source, Action<TSource, ParallelLoopState, long> body)

 

实现代码如下：

            string[] data = { "aaa", "bbb", "ccc", "ddd", "eee", "fff", "asss" };
            ParallelLoopResult resule = Parallel.ForEach<string>(data,(s,pls,l) =>
            {
                if (s.Contains("bbb"))
                    pls.Break();
                Console.WriteLine(s);
                Console.WriteLine( "LowestBreakIteration:" + pls.LowestBreakIteration);
            });
            Console.ReadKey();

2.3通过Parallel.Invoke()方法调用多个方法
如果多个任务并行运行，就可以使用parallel.Invoke()方法，它提供了任务并行模式。Parallel.Invoke()方法允许传递一个Action委托数组，在其中可以指定运行的方法。并行调用Foo和Bar方法

  static void ParallelInvoke()
        {
            Parallel.Invoke(Foo,Bar);

        }

        static void Foo()
        {
            Console.WriteLine("foo");
        }

        static void Bar()
        {
            Console.WriteLine("Bar");
        }

 

Parallel类使用起来十分方便，而且可以使用任务，已可以用于数据并行性。如果想要更细致的控制，并且不想等待Parallel类结束后才开始动作，就可以使用Task类，当然，结合使用Task类和Parallel类也是可以的