DotNet并行计算的使用误区二("DotNet并行计算常见误区解析（二）：避免使用陷阱")

原创

ithorizon 6个月前 (10-19) 阅读数 16 #后端开发

DotNet并行计算常见误区解析（二）：避免使用陷阱

一、引言

在.NET中进行并行计算可以显著节约应用程序的性能，但如果不正确使用，也也许会引入一系列的问题。本文将介绍一些常见的DotNet并行计算使用误区，帮助开发者避免掉入陷阱。

二、避免使用陷阱

以下是几个在使用DotNet并行计算时应该避免的常见误区。

2.1 并行度不是越高越好

许多开发者差错地认为，增多并行度可以无约束地节约程序性能。实际上，并行度越高，上下文切换和同步开销也越大。以下是一个示例代码，展示了怎样设置合理的并行度。


using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        int numberOfCores = Environment.ProcessorCount;
        Parallel.For(0, 1000, new ParallelOptions { MaxDegreeOfParallelism = numberOfCores }, i =>
        {
            // 执行任务
        });
    }
}

在上面的代码中，我们通过Environment.ProcessorCount获取了系统的处理器数量，并设置了最大并行度。这样可以避免创建过多的线程，缩减不必要的开销。

2.2 避免在循环中创建过多的任务

在并行循环中，如果每个迭代都创建一个新的任务，会引起大量的上下文切换和调度开销。以下是一个差错的示例：


using System;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        for (int i = 0; i < 1000; i++)
        {
            Task.Run(() =>
            {
                // 执行任务
            });
        }
    }
}

正确的做法是使用Parallel.For或Parallel.ForEach，它们会自动管理任务的创建和调度：


using System;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Parallel.For(0, 1000, i =>
        {
            // 执行任务
        });
    }
}

2.3 避免共享数据竞争

在并行计算中，共享数据的竞争是一个常见的问题。如果多个线程尝试同时读写同一块数据，也许会引起数据不一致或死锁。以下是一个差错的示例：


using System;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    static int counter = 0;
    static void Main(string[] args)
    {
        Parallel.For(0, 1000, i =>
        {
            counter++; // 差错：多个线程同时修改counter
        });
        Console.WriteLine(counter); // 输出导致也许不是1000
    }
}

正确的做法是使用线程可靠的数据结构或同步机制，例如Interlocked.Increment：


using System;
using System.Threading;
class Program
{
    static int counter = 0;
    static void Main(string[] args)
    {
        Parallel.For(0, 1000, i =>
        {
            Interlocked.Increment(ref counter); // 线程可靠
        });
        Console.WriteLine(counter); // 输出导致将是1000
    }
}

2.4 避免死锁和饥饿

在使用锁（如lock）时，如果不正确管理资源，也许会引起死锁或饥饿。以下是一个差错的示例：


using System;
using System.Threading;
class Program
{
    static object lock1 = new object();
    static object lock2 = new object();
    static void Main(string[] args)
    {
        Task task1 = Task.Run(() =>
        {
            lock (lock1)
            {
                Console.WriteLine("Lock 1 acquired by Task 1");
                Thread.Sleep(1000); // 模拟长时间操作
                lock (lock2)
                {
                    Console.WriteLine("Lock 2 acquired by Task 1");
                }
            }
        });
        Task task2 = Task.Run(() =>
        {
            lock (lock2)
            {
                Console.WriteLine("Lock 2 acquired by Task 2");
                Thread.Sleep(1000); // 模拟长时间操作
                lock (lock1)
                {
                    Console.WriteLine("Lock 1 acquired by Task 2");
                }
            }
        });
        Task.WaitAll(task1, task2);
    }
}

在这个例子中，如果任务1和任务2几乎同时运行，它们也许会互相等待对方释放锁，引起死锁。为了避免这种情况，可以使用Monitor类或SemaphoreSlim，或者重新设计程序逻辑以避免锁的嵌套。

2.5 避免不必要的任务分解

在并行计算中，任务分解是一个重要的步骤。但如果分解得极为细小，也许会引起额外的开销。以下是一个差错的示例：


using System;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Parallel.For(0, 1000, i =>
        {
            // 执行任务
        });
        Parallel.For(0, 1000, i =>
        {
            // 执行任务
        });
    }
}

在这个例子中，我们创建了两个并行的循环，这实际上增多了任务调度的开销。正确的做法是将它们合并为一个循环：


using System;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Parallel.For(0, 2000, i =>
        {
            // 执行任务
        });
    }
}