一起谈.NET技术，.Net4.0 Parallel编程（二）Data Parallelism 中

　　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：

　　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：

　　再运行下：

　　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：

 

　　下面说下泛型方法Parallel.For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，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：

　　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。