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<T>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<T>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<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：

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。

作者：Henllyee Cui
出处： http://henllyee.cnblogs.com/
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分类: Parallel Programming, VS2010

标签: .net4.0, Parallel Programming