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

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：

01. [TestMethod()]
02. public void NormalSequenceTest()
03. {
04.     int[] nums = Enumerable.Range(0, 1000000).ToArray();
05.     long total = 0;
06.     for (int i = 0; i < nums.Length;i++ )
07.     {
08.         total += nums[i];
09.     }
10.     Console.WriteLine("The total is {0}", total);
11. }

执行结果：

我们再来看这段代码：

01. [TestMethod()]
02. public void NormalParallelTest()
03. {
04.     int[] nums = Enumerable.Range(0, 1000000).ToArray();
05.     long total = 0;
06.     Parallel.For(0,nums.Length,i=>
07.     {
08.         total += nums[i];
09.     });
10.     Console.WriteLine("The total is {0}", total);
11. }

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：

01. [TestMethod()]
02. public void ThreadLocalTest()
03. {
04.     int[] nums = Enumerable.Range(0, 1000000).ToArray();
05.     long total = 0;
06.     Parallel.For<long>(0, nums.Length, () => 0, (j, loop, subtotal) =>
07.     {
08.         subtotal += nums[j];
09.         return subtotal;
10.     },
11.         (x) => Interlocked.Add(ref total, x)
12.     );
13.
14.     Console.WriteLine("The total is {0}", total);
15. }

我们再看下执行结果：

 

下面说下泛型方法Parallel.For<T>方法，方法的原型：

1. 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：

01. [TestMethod()]
02. public void ForeachThreadLocalTest()
03. {
04.     int[] nums = Enumerable.Range(0, 1000000).ToArray();
05.     long total = 0;
06.     Parallel.ForEach<int,long>(nums,()=>0,(member,loopState,subTotal)=>
07.         {
08.             subTotal += member;
09.             return subTotal;
10.         },
11.             (perLocal)=> Interlocked.Add(ref total,perLocal)
12.        );
13.     Console.WriteLine("The total is {0}", total);
14. }

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：

1. 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：

01. private void StopLoop()
02. {
03.     var Stack = new ConcurrentStack<string>();
04.     Parallel.For(0, 10000, (i, loopState) =>
05.     {
06.         if (i < 1000)
07.             Stack.Push(i.ToString());
08.         else
09.         {
10.             loopState.Stop();
11.             return;
12.         }
13.     });
14.     Console.WriteLine("Stop Loop Info:\n elements count:{0}", Stack.Count);
15. }
16. private void BreakLoop()
17. {
18.     var Stack = new ConcurrentStack<string>();
19.     var stringList = this.ConstructString(10000);
20.     Parallel.For(0, stringList.Count, (i, loopState) =>
21.     {
22.         Stack.Push(stringList[i]);
23.         if (stringList[i].Contains("999"))
24.         {
25.             loopState.Break();
26.         }
27.     });
28.     Console.WriteLine("Stop Loop Info:\n elements count:{0}", Stack.Count);
29. }
30. private List<string> ConstructString(int number)
31. {
32.     var stringList = new List<string>();
33.     Parallel.For(0, number - 1, i =>
34.     {
35.         stringList.Add(i.ToString());
36.     });
37.     return stringList;
38. }

测试方法：

1. [TestMethod()]
2. public void LoopTest()
3. {
4.     StopLoop();
5.     BreakLoop();
6. }

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。