C# 并行任务——Parallel类

一、Parallel类

      Parallel类提供了数据和任务的并行性；

二、Paraller.For()

      Paraller.For()方法类似于C#的for循环语句，也是多次执行一个任务。使用Paraller.For()方法，可以并行运行迭代，迭代的顺序没有定义。

      在For()方法中，前两个参数是固定的，这两个参数定义了循环的开头和结束。首先描述它的第一个方法For(int,int,Action)，前面两个参数代表循环的开头和介绍，第三个参数是个委托，整数参数是循环的迭代次数，该参数被传递给委托引用的方法。Paraller.For()方法的返回类型是ParallelLoopResult结构，它提供了循环是否结束的信息和最低迭代的索引（返回一个表示从中调用 Break 语句的最低迭代的整数）。其中ParallelOptions参考（https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.threading.tasks.paralleloptions.aspx）先写个例子：

            ParallelLoopResult result = Parallel.For(0, 10, new ParallelOptions() { MaxDegreeOfParallelism = 10 }, i =>
            {
                Console.WriteLine("迭代次数：{0},任务ID:{1},线程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);

输出结果如下：

可以看到，该委托方法运行了10次，顺序也是不能被保证的。但是最低迭代并没有数据出来，这是因为他是返回调用 Break 语句的最低迭代的整数，在这我们并没有break。

如果需要才执行过程中提前中断For()方法，就可以使用ParallelLoopState来实现,For(int,int,Action)。就上面的例子改一下：

            ParallelLoopResult result = Parallel.For(0, 10, (i, state) =>
            {
                Console.WriteLine("迭代次数：{0},任务ID:{1},线程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);

利用ParallelLoopState对象来控制Parallel.For函数的执行，ParallelLoopState对象是由运行时在后台创建的：

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

这个对象有两个函数，Stop和Break，可以分别用来控制Parallel.For的执行。

调用Stop，表示Parallel.For的执行立刻停止，无论其他执行单元是否达到停止的条件。而如果我们使用Break，则表示满足条件的当前执行单元立刻停止，而对于其他执行单元，其中满足停止条件也会通过Break停止，其他未满足停止条件的则会继续执行下去，从而全部执行完毕，自然停止。当所有执行单元停止后，Parallel.For函数才停止执行并退出。

break类似于for的continue,而stop就类似于for的break。

            Parallel.For(1, 100, (i, ParallelLoopState) =>
            {  
                // 当某一个循环单元的数大于30，
                // 则跳出当前执行单元，等待其他执行单元结束
                // 所有执行单元结束后退出Parallel.For的执行
                if (i > 30)
                {
                    // 跳出当前执行单元
                    ParallelLoopState.Break();
                    return;//不加return，可能会发生该进程资源未释放。
                }
            });

            Parallel.For(1, 100, (i, ParallelLoopState) =>
            {
                // 当某一个循环单元的数大于30，
                // 则停止Parallel.For的执行
                if ( i > 30)
                {
                    // 停止并退出Parallel.For
                    ParallelLoopState.Stop();
                    return;
                }
            });

Parallel.ForEach中ParallelLoopState对象的函数也采用相同的方式调用：

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

输出结果如下：

三、Parallel.ForEach()

      Paraller.ForEach()方法遍历实现了IEnumerable的集合，其方法类似于 foreach的语句，但以异步方式遍历，这里也没有确定遍历顺序。首先描述它的第一个方法，Paraller.ForEach(IEnumerable,Action)，先看下面的例子；

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

输出结果如下：

它也可以像For一样传入迭代次数和ParallelLoopState的，方法是ForEach(IEnumerable source, Action body)，接着在上面的例子改动

            string[] data = { "str1", "str2", "str3", "str4", "str5" };
            ParallelLoopResult result = Parallel.ForEach(data, (str, state, i) =>
              {
                  Console.WriteLine("迭代次数：{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);

输出结果如下：

四、Parallel.Invoke()

      Parallel.Invoke()方法，它提供了任务并行性模式。Paraller.Invoke()方法允许传递一个Action委托数组，在其中可以指定应运行的方法，看下面的例子

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

输出结果如下：

五、结语

      Parallel.For()和Paraller.ForEach()方法在每次迭代中调用相同的代码，而Parallel.Invoke()方法允许同时调用不同的方法。Parallel.ForEach()用于数据并行性，Parallel.Invoke()用于任务并行性；