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

2017-11-09 1046
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简介：
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精进不休 .NET 4.0 (5) - C# 4.0 新特性之并行运算(Parallel)


作者： webabcd


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
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 
        { 
void Page_Load() void Page_Load(object sender, EventArgs e) 
                { 
                        Normal(); 
                        ParallelForDemo(); 
                } 

void Normal() 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 />"); 
                } 

void ParallelForDemo() 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 />"); 
                } 

int GetData() 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
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 
        { 
List<int> _data =  new List<int>() List<int> _data =  new List<int>(); 

void Page_Load() void Page_Load(object sender, EventArgs e) 
                { 
                        InitData(); 

                        Normal(); 
                        ParallelForEachDemo(); 
                } 

void InitData() void InitData() 
                { 
                        _data.Clear(); 
                         for (int i = 0; i < 20; i++) 
                        { 
                                _data.Add(i); 
                        } 
                } 

void Normal() 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 />"); 
                } 

void ParallelForEachDemo() 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 />"); 
                } 

int GetData() 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
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 
        { 
void Page_Load() 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); 
                } 

void Task1() void Task1() 
                { 
                        Thread.Sleep(3000); 
                        Response.Write( "Task1 - " +  "ThreadId:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString() +  " - "+ DateTime.Now.ToString( "HH:mm:ss")); 
                        Response.Write( "<br />"); 
                } 

void Task2() void Task2() 
                { 
                        System.Threading.Thread.Sleep(3000); 
                        Response.Write( "Task2 - " +  "ThreadId:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString() +  " - "+ DateTime.Now.ToString( "HH:mm:ss")); 
                        Response.Write( "<br />"); 
                } 

void Task3() 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
/* 
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 
        { 
void Page_Load() 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());    
                        */ 
                } 
                
void Task1() 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); 
                        } 

                } 
void Task2() 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
/* 
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 
        { 
void Page_Load() 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 
[源码下载]





     本文转自webabcd 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/webabcd/341286，如需转载请自行联系原作者

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