C# 並行任務——Parallel類

一、Parallel類

      Parallel類提供了數據和任務的並行性;

二、Paraller.For()

      Paraller.For()方法類似於C#的for循環語句,也是多次執行一個任務。使用Paraller.For()方法,可以並行運行迭代,迭代的順序沒有定義。

      在For()方法中,前兩個參數是固定的,這兩個參數定義了循環的開頭和結束。首先描述它的第一個方法For(int,int,Action<int>),前面兩個參數代表循環的開頭和介紹,第三個參數是個委託,整數參數是循環的迭代次數,該參數被傳遞給委託引用的方法。Paraller.For()方法的返回類型是ParallelLoopResult結構,它提供了循環是否結束的信息和最低迭代的索引(返回一個表示從中調用 Break 語句的最低迭代的整數)。其中ParallelOptions參考(https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.threading.tasks.paralleloptions.aspx)先寫個例子:

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            ParallelLoopResult result = Parallel.For(0, 10, new ParallelOptions() { MaxDegreeOfParallelism = 10 }, i =>
            {
                Console.WriteLine("迭代次數:{0},任務ID:{1},線程ID:{2}", i, Task.CurrentId, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                Thread.Sleep(10);
            });

            Console.WriteLine("是否完成:{0}", result.IsCompleted);
            Console.WriteLine("最低迭代:{0}", result.LowestBreakIteration);

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輸出結果如下:

可以看到,該委託方法運行了10次,順序也是不能被保證的。但是最低迭代並沒有數據出來,這是因爲他是返回調用 Break 語句的最低迭代的整數,在這我們並沒有break。

如果需要才執行過程中提前中斷For()方法,就可以使用ParallelLoopState來實現,For(int,int,Action<int,ParallelLoopState>)。就上面的例子改一下:

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            ParallelLoopResult result = Parallel.For(0, 10, (i, state) =>
            {
                Console.WriteLine("迭代次數:{0},任務ID:{1},線程ID:{2}", i, Task.CurrentId, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                Thread.Sleep(10);
                if (i > 5)
                    state.Break();
            });

            Console.WriteLine("是否完成:{0}", result.IsCompleted);
            Console.WriteLine("最低迭代:{0}", result.LowestBreakIteration);

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利用ParallelLoopState對象來控制Parallel.For函數的執行,ParallelLoopState對象是由運行時在後臺創建的:

Parallel.For(1, 100, new ParallelOptions() { MaxDegreeOfParallelism = 10 }, (i, ParallelLoopState) =>{...});

這個對象有兩個函數,Stop和Break,可以分別用來控制Parallel.For的執行。

調用Stop,表示Parallel.For的執行立刻停止,無論其他執行單元是否達到停止的條件。而如果我們使用Break,則表示滿足條件的當前執行單元立刻停止,而對於其他執行單元,其中滿足停止條件也會通過Break停止,其他未滿足停止條件的則會繼續執行下去,從而全部執行完畢,自然停止。當所有執行單元停止後,Parallel.For函數才停止執行並退出。

break類似於for的continue,而stop就類似於for的break。

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            Parallel.For(1, 100, (i, ParallelLoopState) =>
            {  
                // 當某一個循環單元的數大於30,
                // 則跳出當前執行單元,等待其他執行單元結束
                // 所有執行單元結束後退出Parallel.For的執行
                if (i > 30)
                {
                    // 跳出當前執行單元
                    ParallelLoopState.Break();
                    return;//不加return,可能會發生該進程資源未釋放。
                }
            });

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            Parallel.For(1, 100, (i, ParallelLoopState) =>
            {
                // 當某一個循環單元的數大於30,
                // 則停止Parallel.For的執行
                if ( i > 30)
                {
                    // 停止並退出Parallel.For
                    ParallelLoopState.Stop();
                    return;
                }
            });

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Parallel.ForEach中ParallelLoopState對象的函數也採用相同的方式調用:

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1             Parallel.ForEach(elements, (element, ParallelLoopState) =>
2             {
3                 if (element == "")
4                 {
5                     ParallelLoopState.Break();
6                     return;
7                 }
8             });

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輸出結果如下:

三、Parallel.ForEach()

      Paraller.ForEach()方法遍歷實現了IEnumerable的集合,其方法類似於 foreach的語句,但以異步方式遍歷,這裏也沒有確定遍歷順序。首先描述它的第一個方法,Paraller.ForEach<TSource>(IEnumerable<TSource>,Action<TSource>),先看下面的例子;

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            string[] data = { "str1", "str2", "str3" };
            ParallelLoopResult result = Parallel.ForEach<string>(data, str =>
              {
                  Console.WriteLine(str);
              });
            Console.WriteLine("是否完成:{0}", result.IsCompleted);
            Console.WriteLine("最低迭代:{0}", result.LowestBreakIteration);

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輸出結果如下:

它也可以像For一樣傳入迭代次數和ParallelLoopState的,方法是ForEach<TSource>(IEnumerable<TSource> source, Action<TSource, ParallelLoopState, long> body),接着在上面的例子改動

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            string[] data = { "str1", "str2", "str3", "str4", "str5" };
            ParallelLoopResult result = Parallel.ForEach<string>(data, (str, state, i) =>
              {
                  Console.WriteLine("迭代次數:{0},{1}", i, str);
                  if (i > 3)
                      state.Break();
              });
            Console.WriteLine("是否完成:{0}", result.IsCompleted);
            Console.WriteLine("最低迭代:{0}", result.LowestBreakIteration);

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輸出結果如下:

四、Parallel.Invoke()

      Parallel.Invoke()方法,它提供了任務並行性模式。Paraller.Invoke()方法允許傳遞一個Action委託數組,在其中可以指定應運行的方法,看下面的例子

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            Parallel.Invoke(() =>
            {
                Thread.Sleep(100);
                Console.WriteLine("method1");
            }, () =>
            {
                Thread.Sleep(10);
                Console.WriteLine("method2");
            });

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輸出結果如下:

五、結語

      Parallel.For()和Paraller.ForEach()方法在每次迭代中調用相同的代碼,而Parallel.Invoke()方法允許同時調用不同的方法。Parallel.ForEach()用於數據並行性,Parallel.Invoke()用於任務並行性;

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