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

作者: henry cui  来源: 博客园  发布时间: 2010-10-21 17:49  阅读: 2113 次  推荐: 1   原文链接   [收藏]  

  在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。

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标签:.Net4.0

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