.NET 实现并行的几种方式（三）

本随笔续接：.NET 实现并行的几种方式（二）

在前两篇随笔中，先后介绍了 Thread 、ThreadPool 、IAsyncResult (即 APM系列) 、Task  、TPL (Task Parallel Library)。

写到这些笔者突然意识到 还有一个EMP系列没有写，在这里补充一下：

六、 EAP 、EAP中的典型代表是 WebClient:

EAP系列采用 ***Async方法 + ***Completed事件 的编码规范，不做太多解释、具体的demo如下：

            var address = "http://www.cnblogs.com/08shiyan/";

            WebClient client = new WebClient();
            Uri uri = new Uri(address);

            client.DownloadStringCompleted += new DownloadStringCompletedEventHandler((object sender, DownloadStringCompletedEventArgs e) =>
            {
                this.txtTip.SetTip("下载完成");
            });

            client.DownloadStringAsync(uri);

            this.txtTip.SetTip("开始异步下载数据");

WebClient

 

七、PLINQ 、LINQ的并行版本

1） 首先看一下PLINQ在 MSDN 中的介绍 ： 

并行 LINQ (PLINQ) 是 LINQ 模式的并行实现。 PLINQ 查询在许多方面类似于非并行 LINQ to Objects 查询。 与顺序 LINQ 查询一样，PLINQ 查询对任何内存中 IEnumerable 或 IEnumerable<T> 数据源进行操作，并推迟执行，这意味着在枚举查询之前不会开始执行这些操作。 主要区别是 PLINQ 尝试充分利用系统中的所有处理器。 它利用所有处理器的方法是，将数据源分成片段，然后在多个处理器上对单独工作线程上的每个片段并行执行查询。 在许多情况下，并行执行意味着查询运行速度显著提高。

通过并行执行，PLINQ 通常只需向数据源添加 AsParallel 查询操作，即可在某些查询类型的旧版代码上获得显著的性能改进。 但是，并行可能引入其自己的复杂性，因此并非所有查询操作在 PLINQ 中都运行得更快。 事实上，并行降低了某些查询的速度。 因此，您应了解诸如排序等问题如何影响并行查询。 有关详细信息，请参阅 Understanding Speedup in PLINQ。

从介绍中、我们可以明确三点：

1、PLINQ是LINQ的并行版本、它拥有和LINQ一样一样强大的基因。

2、PLINQ会尝试充分利用所有处理器、（PLINQ在 MSDN 中的介绍 最多是64个），因此许多情况下PLINQ可以显著提高的并行效率，尤其是CPU密集型计算的并行率。

3、并非所有查询操作在 PLINQ 中都运行得更快。

 

2）PLINQ与LINQ的无缝连接

PLINQ 的实现基础是 ：ParallelQuery<TSource>，LINQ的实现基础是：IEnumerable<TSource>， 当然这里说的都是泛型版本。

如下的两个扩展方法、可轻易实现PLINQ和LINQ间的转化。

public static ParallelQuery<TSource> AsParallel<TSource>(this IEnumerable<TSource> source);
public static IEnumerable<TSource> AsSequential<TSource>(this ParallelQuery<TSource> source);

 

3）简单Demo

        /// <summary>
        /// PLinq:Linq的并行版本
        /// </summary>
        public void Demo1()
        {
            Task.Run(() =>
            {
                var result = Enumerable.Range(1, 10).AsParallel().Where(e =>
                {
                    SetTip("开始                      " + e);

                    SetTip("休眠             " + e);
                    Thread.Sleep(1000);

                    SetTip("结束  " + e);
                    return e > 5;
                });

                SetTip("打印结果");

                foreach (var item in result)
                {
                    SetTip(item.ToString());
                }

                SetTip("并行查询执行完毕");
            });
        }

PLinq:Linq的并行版本

  

4）PLINQ与LINQ的微妙关系

在功能上：PLINQ几乎实现了LINQ的全部功能、且方法名都是一致的。

在时间性能上：PLINQ will always attempt to execute a query at least as fast as the query would run sequentially. 

　　因此、PLINQ在执行查询之前会进行一次“预判”，如果发现了某些情况，当前可能会自动转为顺序执行、即LINQ模式。

 

5）当查询包含以下情况时，PLINQ将会默认按照顺序模式执行

• 包含 Select 子句、已建立索引的 Where 子句、已建立索引的 SelectMany 子句或 ElementAt 子句的查询（在排序或筛选运算符移除或重新排列了索引后）。

• 包含 Take、TakeWhile、Skip、SkipWhile 运算符并且源序列中的索引未采用原始顺序的查询。

• 包含 Zip 或 SequenceEquals 的查询，除非其中一个数据源具有按原始顺序排列的索引，并且另一个数据源可建立索引 (例如：数组 或 IList(T)).

• 包含 Concat 的查询，除非将其应用到可建立索引的数据源。

• 包含 Reverse 的查询，除非应用到可建立索引的数据源。

 

6) 强制PLINQ并行查询

我们可以通过 WithExecutionMode<TSource> 运算符，指定 ParallelExecutionMode.ForceParallelism  强制PLINQ并行查询。

 

7）ForAll 多线程枚举

你有可能对“多线程枚举”这个词感到莫名其妙，先看图：

 

如果你用 foreach、即 IEnumerable 接口枚举并行查询结果，其流程图如第一个所示：即多个线程并行完成后，

还会有一个Merger操作，使结果回到使用该数据的主线程、并将数据合并。

而 ForAll是并行版本的Foreach.

 

8）其他运算符

1、AsOrdered<TSource>  PLINQ查询默认是不保留顺序的。该运算符可保留源序列的顺序（会产生额外的排序开销、降低性能）。

2、AsUnordered<TSource>  是 AsOrdered<TSource>的反操作、对后续操作不在保持序列，可用于中间查询、提高性能。

　　AsUnordered can be called anywhere in the query; it does not need to be called immediately after AsParallel.

3、WithCancellation<TSource> 用于取消操作

4、WithDegreeOfParallelism<TSource>   用以指定最大可使用的处理器数量。

 

9）补充：影响PLINQ查询性能的因素

 

 

附，Demo : http://files.cnblogs.com/files/08shiyan/ParallelDemo.zip

 

参见更多：随笔导读：同步与异步

(未完待续...)