Поделиться через

Как: Написать цикл Parallel.For с переменными Thread-Local

  • Статья

В этом примере показано, как использовать локальные переменные потока для хранения и извлечения состояния в каждой отдельной задаче, созданной циклом For . Используя локальные данные потока, можно избежать затрат на синхронизацию большого числа обращений к общему состоянию. Вместо записи в общий ресурс для каждой итерации вы вычисляете и сохраняете значение до завершения всех итераций для задачи. Затем можно написать окончательный результат один раз в общий ресурс или передать его другому методу.

Пример

В следующем примере метод вызывается For<TLocal>(Int32, Int32, Func<TLocal>, Func<Int32,ParallelLoopState,TLocal,TLocal>, Action<TLocal>) для вычисления суммы значений в массиве, содержащего один миллион элементов. Значение каждого элемента равно индексу.

using System;
using System.Linq;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

class Test
{
    static void Main()
    {
        int[] nums = Enumerable.Range(0, 1_000_000).ToArray();
        long total = 0;

        // Use type parameter to make subtotal a long, not an int
        Parallel.For<long>(0, nums.Length, () => 0,
            (j, loop, subtotal) =>
            {
                subtotal += nums[j];
                return subtotal;
            },
            subtotal => Interlocked.Add(ref total, subtotal));

        Console.WriteLine($"The total is {total:N0}");
        Console.WriteLine("Press any key to exit");
        Console.ReadKey();
    }
}

'How to: Write a Parallel.For Loop That Has Thread-Local Variables

Imports System.Threading
Imports System.Threading.Tasks

Module ForWithThreadLocal

    Sub Main()
        Dim nums As Integer() = Enumerable.Range(0, 1000000).ToArray()
        Dim total As Long = 0

        ' Use type parameter to make subtotal a Long type. Function will overflow otherwise.
        Parallel.For(Of Long)(0, nums.Length, Function() 0, Function(j, [loop], subtotal)
                                                                subtotal += nums(j)
                                                                Return subtotal
                                                            End Function, Function(subtotal) Interlocked.Add(total, subtotal))

        Console.WriteLine("The total is {0:N0}", total)
        Console.WriteLine("Press any key to exit")
        Console.ReadKey()
    End Sub

End Module

Первые два параметра каждого For метода указывают начальные и конечные значения итерации. В этой перегрузке метода третий параметр — это место, где вы инициализируете локальное состояние. В этом контексте локальное состояние означает переменную, время существования которой начинается непосредственно перед первой итерацией цикла в текущем потоке и заканчивается сразу после последней итерации.

Тип третьего параметра — это Func<TResult>TResult тип переменной, которая будет хранить локальное состояние потока. Его тип определяется аргументом универсального типа, предоставленным при вызове универсального For<TLocal>(Int32, Int32, Func<TLocal>, Func<Int32,ParallelLoopState,TLocal,TLocal>, Action<TLocal>) метода, который в данном случае является Int64. Аргумент типа сообщает компилятору тип временной переменной, которая будет использоваться для хранения состояния потока. В этом примере выражение () => 0 (или Function() 0 в Visual Basic) инициализирует локальную переменную потока до нуля. Если аргумент универсального типа является ссылочным типом или определяемым пользователем типом значения, выражение будет выглядеть следующим образом:

() => new MyClass()  

Function() new MyClass()

Четвертый параметр определяет логику цикла. Он должен быть делегатом или лямбда-выражением с сигнатурой Func<int, ParallelLoopState, long, long> в C# или Func(Of Integer, ParallelLoopState, Long, Long) в Visual Basic. Первый параметр — это значение счетчика цикла для этой итерации цикла. Второй — это ParallelLoopState объект, который можно использовать для выхода из цикла; этот объект предоставляется Parallel классом для каждой итерации цикла. Третий параметр — это локальная переменная потока. Последний параметр — это тип возвращаемого значения. В этом случае тип — это Int64, потому что он указан в аргументе типа For. Эта переменная называется subtotal и возвращается лямбда-выражением. Возвращаемое значение используется для инициализации subtotal для каждой последующей итерации цикла. Этот последний параметр можно также рассматривать как значение, передаваемое каждой итерации, а затем передается делегату после завершения последней localFinally итерации.

Пятый параметр определяет метод, который вызывается один раз, после завершения всех итераций в определенном потоке. Тип входного аргумента в очередной раз соответствует типу аргумента метода For<TLocal>(Int32, Int32, Func<TLocal>, Func<Int32,ParallelLoopState,TLocal,TLocal>, Action<TLocal>) и типу, который возвращает тело лямбда-выражения. В этом примере значение добавляется в переменную в области класса безопасным для потоков образом путем вызова метода Interlocked.Add. Используя локальную переменную потока, мы избегали записи в эту переменную класса при каждой итерации цикла.

Дополнительные сведения об использовании лямбда-выражений см.: Лямбда-выражения в PLINQ и TPL.

См. также