.NET 4并行编程入门介绍("深入浅出.NET 4并行编程：从入门到实践")

原创

ithorizon 6个月前 (10-21) 阅读数 39 #后端开发

深入浅出.NET 4并行编程：从入门到实践

一、引言

随着计算机硬件的成长，多核处理器已经成为主流，这促使并行编程变得越来越重要。.NET 4为我们提供了充足的并行编程拥护，促使开发者能够更加轻松地利用多核处理器的能力。本文将带领大家从入门到实践，了解.NET 4并行编程的基本概念和方法。

二、并行编程基本概念

并行编程是指同时执行多个任务或操作，以节约程序执行高效能的一种编程对策。在.NET 4中，并行编程关键涉及到以下几个核心概念：

并行任务：描述需要并行执行的工作单元。

并行集合：描述可以并行处理的数据集合。

并行算法：描述用于并行处理数据的算法。

并行控制结构：用于控制并行任务执行的同步和并发。

三、并行编程入门

下面我们将通过一个简洁的例子，来了解.NET 4并行编程的基本用法。

3.1 创建并行任务

使用Task类可以创建并行任务。以下是一个简洁的例子：


using System;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Task task1 = Task.Run(() => Console.WriteLine("任务1执行中..."));
        Task task2 = Task.Run(() => Console.WriteLine("任务2执行中..."));
        Task.WaitAll(task1, task2);
    }
}

3.2 并行循环

使用Parallel.For和Parallel.ForEach可以创建并行循环。以下是一个使用Parallel.For的例子：


using System;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Parallel.For(0, 10, i =>
        {
            Console.WriteLine($"循环次数：{i}");
        });
    }
}

3.3 并行LINQ（PLINQ）

并行LINQ（PLINQ）是.NET 4中的一种并行编程技术，它可以自动将LINQ查询并行化。以下是一个简洁的PLINQ示例：


using System;
using System.Linq;
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
        var result = numbers.AsParallel().Where(n => n % 2 == 0);
        foreach (var item in result)
        {
            Console.WriteLine(item);
        }
    }
}

四、并行编程进阶

在了解了并行编程的基本用法后，我们还需要掌握一些进阶知识，以便更好地利用并行编程的优势。

4.1 任务取消与异常处理

在使用并行任务时，我们可以通过CancellationToken来取消任务，以及通过AggregateException来处理任务中的异常。


using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
        Task task = Task.Run(() =>
        {
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                if (cts.Token.IsCancellationRequested)
                {
                    Console.WriteLine("任务被取消。");
                    return;
                }
                Console.WriteLine($"任务执行中：{i}");
                Thread.Sleep(1000);
            }
        }, cts.Token);
        Thread.Sleep(2000);
        cts.Cancel();
        task.Wait();
    }
}

4.2 并行锁

在并行编程中，为了避免数据竞争和死锁，我们需要使用锁来保护共享资源。在.NET 4中，可以使用lock关键字或者Monitor类来实现锁。


using System;
using System.Threading;
class Program
{
    static object lockObject = new object();
    static void Main(string[] args)
    {
        Parallel.For(0, 10, i =>
        {
            lock (lockObject)
            )
            {
                Console.WriteLine($"任务{i}正在执行。");
            }
        });
    }
}

4.3 并行集合操作

在.NET 4中，可以使用ConcurrentBag、ConcurrentDictionary、ConcurrentQueue等并发集合来处理并行数据。


using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        ConcurrentBag bag = new ConcurrentBag();
        Parallel.For(0, 10, i =>
        {
            bag.Add(i);
        });
        foreach (var item in bag)
        {
            Console.WriteLine(item);
        }
    }
}