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【C#】線程之Parallel,

編輯:C#入門知識

【C#】線程之Parallel,


  在一些常見的編程情形中,使用任務也許能提升性能。為了簡化變成,靜態類System.Threading.Tasks.Parallel封裝了這些常見的情形,它內部使用Task對象。

Parallel.For & Parallel.Foreach & Pararllel.Invoke 

           Parallel.For(0, 1000, (i) =>
            {
                //i是從0開始一直到1000結束

            });

            var lst = new List<string>();

            Parallel.ForEach(lst, (s) =>
            {
                //do something
            });

            //Invoke
            Parallel.Invoke(
                () => { },
                () => { },
                () => { }
                ); 

三個不同的方式做並行操作,Invoke是自己定義的並行,像上面的代碼,只會開三個線程去做,而For和Foreach和普通的沒什麼區別只是並行去做了.

這裡需要注意的是:這個三個方法都會堵塞當前線程,要等待所有線程都做完了以後才能往下執行,這是有用的,當進行數據分析的時候,每條數據都是獨立的,這個時候等待所有線程做完是有意義的,而如果需要不堵塞線程可以用TASK來包一層,具體請參照【C#】線程之Task。在並發的時候如果有某些線程出現了異常,這個時候不會中斷線程,會在所有線程結束的時候拋出AggregateException(並不是所有異常都能用這個捕獲),我們通過這個異常可以知道所有的異常:

           Parallel.ForEach(new List<string>
            {
                "aa",
                "bb",
                "cc",
                "dd",
                "ee",
            }, (b) =>
            {
                Thread.Sleep(1000);
                throw new Exception(b);
            });
            }
            catch (AggregateException ex)
            {
                foreach (var exception in ex.Flatten().InnerExceptions)
                {
                    Console.WriteLine(exception.Message);
                }
               
            }

 

ParallelOptions

  看一下官方給出的解釋:

  

    public class ParallelOptions
    {
      
        public ParallelOptions();

        //允許取消操作
        public CancellationToken CancellationToken { get; set; }
      
        //允許指定可以並發操作的最大工作項目數
        public int MaxDegreeOfParallelism { get; set; }
      
        //允許指定要使用哪個TaskScheduler
        public TaskScheduler TaskScheduler { get; set; }
    }

這個類提供我們最大並發數量的設置,取消操作的Token賦值,以及任務調度器的設置(關於這個,需要另拉一章來說,此處只關注前面兩個)

        //定義線程取消的一個對象
            var cancel = new CancellationTokenSource();

            var po = new ParallelOptions()
            {
                CancellationToken = cancel.Token,
                MaxDegreeOfParallelism = 2,
            };
            //為了不堵塞線程,這裡開啟一個線程
            Task.Run(() =>
            {
                try
                {
                    Parallel.For(0, 1000, po, (i) =>
                    {
                        Thread.Sleep(1000);
                        po.CancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
                        Console.WriteLine(i);
                    });
                }
                catch (AggregateException ex)
                {

                    foreach (var e in ex.Flatten().InnerExceptions)
                    {
                        Console.WriteLine(e.Message);
                    }
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    //OperationCanceledException
                    Console.WriteLine(ex.GetType().Name);
                }
                //不設置取消的TOKEN
            }, CancellationToken.None);

            Thread.Sleep(10 * 1000);
            cancel.Cancel();

 線程最大並行數位2個,如果取消的話,整個Parallel會全部取消,並且拋出OperationCanceledException異常。

Parallel.For & Parallel.Foreach的重載

  我只挑選了一個重載來說

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

  

       來看一下官方的解釋:

   localInit:任務局部初始化,為參與工作的每一個任務都調用一次該委托這個委托在任務被要求處理一個工作項之前調用的。

   boy:為參與工作的各個線程鎖處理的每一項都調用一次該委托

      localFinally:任務局部終結委托,為參與工作的每一個任務都調用一次該委托,這個委托是在任務處理好派給它的所有工作項之後調用的。即使主體委托代碼引發一個未處理的異常,也會調用它。

    

public static void Parallel_For_Local_Test()

{ 
    int[] nums = Enumerable.Range(0, 1000000).ToArray<int>();

    long total = 0;

    ParallelLoopResult result = Parallel.For<long>(0, nums.Length,
         () => { return 0; },
         (j, loop, subtotal) =>
         {
             // 延長任務時間,更方便觀察下面得出的結論

             Thread.SpinWait(200);

             Console.WriteLine("當前線程ID為:{0},j為{1},subtotal為:{2}。"

                 , Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, j.ToString(), subtotal.ToString());

             if (j == 23)

                 loop.Break();

             if (j > loop.LowestBreakIteration)
             {
                 Thread.Sleep(4000);
                 Console.WriteLine("j為{0},等待4s種,用於判斷已開啟且大於阻斷迭代是否會運行完。", j.ToString());
             }
             Console.WriteLine("j為{0},LowestBreakIteration為:{1}", j.ToString(), loop.LowestBreakIteration);
             subtotal += nums[j];
             return subtotal;
         },
         (finalResult) => Interlocked.Add(ref total, finalResult)
    );

    Console.WriteLine("total值為:{0}", total.ToString());
    if (result.IsCompleted)
        Console.WriteLine("循環執行完畢");
    else
        Console.WriteLine("{0}"
            , result.LowestBreakIteration.HasValue ? "調用了Break()阻斷循環." : "調用了Stop()終止循環.");

}

 

  看一下輸出

分析一下:

a)        泛型類型參數TLocal為本地線程數據類型,本示例設置為long。

b)        三個委托的參數解析body(j, loop, subtotal):首先初始委托localInit中返回了0,所以body委托中參數subtotal的初始值即為0,body委托的參數j對應的是當前迭代索引,參數loop為當前迭代狀態ParallelLoopState對象;localFinally委托參數為body委托的返回值。

c)        三個委托三個階段中都可能並行運行,因此您必須同步對任何共享變量的訪問,如示例中在finally委托中使用了System.Threading.Interlocked對象。

d)        在索引為23的迭代中調用Break()後:

               i.              索引小於23的所有迭代仍會運行(即使還未開始處理),並在退出循環之前處理完。

               ii.              索引大於 23 的迭代若還未開啟則會被放棄;若已處於運行中則會在退出循環之前處理完。

e)        對於調用Break()之後,在任何循環迭代中訪問LowestBreakIteration屬性都會返回調用Break()的迭代對應的索引。

                                                                注:滴答的雨(何雨泉)的幫助

ParallelLoopState

    可用來使 Tasks.Parallel 循環的迭代與其他迭代交互,並為 Parallel 類的循環提供提前退出循環的功能。此類的實例不要自行創建,它由 Parallel 類創建並提供給每個循環項,並且只應該在提供此實例的“循環內部”使用。

  

public class ParallelLoopState

{

    // 獲取循環的任何迭代是否已引發相應迭代未處理的異常。
    public bool IsExceptional { get; }

    // 獲取循環的任何迭代是否已調用 ParallelLoopState.Stop()。
    public bool IsStopped { get; }

    // 獲取在Parallel循環中調用 ParallelLoopState.Break() 的最低循環迭代。
    public long? LowestBreakIteration { get; }

    // 獲取循環的當前迭代是否應基於此迭代或其他迭代發出的請求退出。
    public bool ShouldExitCurrentIteration { get; }

    //通知Parallel循環當前迭代”之後”的其他迭代不需要運行。
    public void Break();

    //通知Parallel循環當前迭代“之外”的所有其他迭代不需要運行。
    public void Stop();
}

  

    Break()

Break()用於通知Parallel循環當前迭代“之後”的其他迭代不需要運行。例如,對於從 0 到 1000 並行迭代的 for 循環,如果在第 100 次迭代調用 Break(),則低於 100 的所有迭代仍會運行(即使還未開始處理),並在退出循環之前處理完。從 101 到 1000 中還未開啟的迭代則會被放棄。

對於已經在執行的長時間運行迭代,Break()將為已運行還未結束的迭代對應ParallelLoopResult結構的LowestBreakIteration屬性設置為調用Bread()迭代項的索引。

    Stop()

Stop() 用於通知Parallel循環當前迭代“之外”的所有其他迭代不需要運行,無論它們是位於當前迭代的上方還是下方。

對於已經在執行的長時間運行迭代,可以檢查 IsStopped屬性,在觀測到是 true 時提前退出。

Stop 通常在基於搜索的算法中使用,在找到一個結果之後就不需要執行其他任何迭代。(比如在看視頻或漫畫時自動匹配響應最快的服務器)

    ShouldExitCurrentIteration 屬性

當循環的迭代調用 Break 或 Stop時,或一個迭代引發異常,或取消循環時,Parallel 類將主動嘗試禁止開始執行循環的其他迭代。但是,可能有無法阻止其他迭代啟動的情況。也可能是長時間運行的迭代已經開始執行的情況。在此類情況下,迭代可以通過顯式檢查 ShouldExitCurrentIteration 屬性,在該屬性返回 true 時停止執行。

  

   LowestBreakIteration 屬性

  返回過程中調用過Break方法的最低的項,如果從來沒有調用過Break則返回null.

 

這裡還有一個好玩的地方, 我們知道Parallel.For & Parallel.Foreach會返回一個ParallelLoopResult類型的對象,我們可以通過IsComplete()來判斷是否結束並發,但是如果我們用了ParallelLoopState的Break(), 這個時候IsComplete()返回的是false,並且LowestBreakIteration屬性不為null,如果調用的是Stop(), IsComplete()返回的是true,且LowestBreakIteration屬性為null.

 


c語言中形參與實參的不同?

形式參數和實際參數
函數的參數分為形參和實參兩種。在本小節中,進一步介紹形參、實參的特點和兩者的關系。形參出現在函數定義中,在整個函數體內都可以使用,離開該函數則不能使用。實參出現在主調函數中,進入被調函數後,實參變量也不能使用。形參和實參的功能是作數據傳送。發生函數調用時,主調函數把實參的值傳送給被調函數的形參從而實現主調函數向被調函數的數據傳送。
函數的形參和實參具有以下特點:
1. 形參變量只有在被調用時才分配內存單元,在調用結束時,即刻釋放所分配的內存單元。因此,形參只有在函數內部有效。函數調用結束返回主調函數後則不能再使用該形參變量。
2. 實參可以是常量、變量、表達式、函數等,無論實參是何種類型的量,在進行函數調用時,它們都必須具有確定的值,以便把這些值傳送給形參。因此應預先用賦值,輸入等辦法使實參獲得確定值。
3. 實參和形參在數量上,類型上,順序上應嚴格一致,否則會發生類型不匹配”的錯誤。
4. 函數調用中發生的數據傳送是單向的。即只能把實參的值傳送給形參,而不能把形參的值反向地傳送給實參。 因此在函數調用過程中,形參的值發生改變,而實參中的值不會變化。

【例】可以說明這個問題。
main()
{
int n;
printf("input number\n");
scanf("%d",&n);
s(n);
printf("n=%d\n",n);
}
int s(int n)
{
int i;
for(i=n-1;i>=1;i--)
n=n+i;
printf("n=%d\n",n);
}

本程序中定義了一個函數s,該函數的功能是求∑ni的值。在主函數中輸入n值,並作為實參,在調用時傳送給s 函數的形參量n( 注意,本例的形參變量和實參變量的標識符都為n,但這是兩個不同的量,各自的作用域不同)。在主函數中用printf 語句輸出一次n值,這個n值是實參n的值。在函數s中也用printf 語句輸出了一次n值,這個n值是形參最後取得的n值0。從運行情況看,輸入n值為100。即實參n的值為100。把此值傳給函數s時,形參n的初值也為100,在執行函數過程中,形參n的值變為5050。返回主函數之後,輸出實參n的值仍為100。可見實參的值不隨形參的變化而變化。
 

英語中【C】【U】是什

C =SEE

U = you
 

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