Útmutató: Egyszerű párhuzamos írása.For loop
Ez a témakör két példát tartalmaz a metódus szemléltetésére Parallel.For . Az első a metódus túlterhelését Parallel.For(Int64, Int64, Action<Int64>) használja, a második pedig a Parallel.For(Int32, Int32, Action<Int32>) metódus két legegyszerűbb túlterhelését Parallel.For . Ezt a két túlterhelést akkor használhatja, Parallel.For ha nem kell megszakítania a hurkot, ki kell szakítania a ciklus iterációit, vagy fenntarthatja a szál helyi állapotát.
Feljegyzés
Ez a dokumentáció lambdakifejezéseket használ a meghatalmazottak definiálásához a TPL-ben. Ha nem ismeri a lambda kifejezéseket a C# vagy a Visual Basic alkalmazásban, olvassa el a Lambda-kifejezéseket a PLINQ-ban és a TPL-ben.
Az első példa egy könyvtárban lévő fájlok méretét számítja ki. A második két mátrix szorzatát számítja ki.
Példa könyvtárméretre
Ez a példa egy egyszerű parancssori segédprogram, amely kiszámítja egy könyvtárban lévő fájlok teljes méretét. Argumentumként egyetlen könyvtár elérési útját várja, és a címtárban lévő fájlok számát és teljes méretét jelenti. A címtár meglétének ellenőrzése után a metódussal Parallel.For számba veszi a címtárban lévő fájlokat, és meghatározza a fájlméretüket. Ezután minden fájlméret hozzáadódik a totalSize változóhoz. Vegye figyelembe, hogy az összeadás úgy történik, hogy meghívja az Interlocked.Add összeadást atomi műveletként. Ellenkező esetben több tevékenység is megpróbálhatja egyszerre frissíteni a totalSize változót.
using System;
using System.IO;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
public class Example
{
public static void Main(string[] args)
{
long totalSize = 0;
if (args.Length == 0) {
Console.WriteLine("There are no command line arguments.");
return;
}
if (! Directory.Exists(args[0])) {
Console.WriteLine("The directory does not exist.");
return;
}
String[] files = Directory.GetFiles(args[0]);
Parallel.For(0, files.Length,
index => { FileInfo fi = new FileInfo(files[index]);
long size = fi.Length;
Interlocked.Add(ref totalSize, size);
} );
Console.WriteLine("Directory '{0}':", args[0]);
Console.WriteLine("{0:N0} files, {1:N0} bytes", files.Length, totalSize);
}
}
// The example displaysoutput like the following:
// Directory 'c:\windows\':
// 32 files, 6,587,222 bytes
Imports System.IO
Imports System.Threading
Imports System.Threading.Tasks
Module Example
Public Sub Main()
Dim totalSize As Long = 0
Dim args() As String = Environment.GetCommandLineArgs()
If args.Length = 1 Then
Console.WriteLine("There are no command line arguments.")
Return
End If
If Not Directory.Exists(args(1))
Console.WriteLine("The directory does not exist.")
Return
End If
Dim files() As String = Directory.GetFiles(args(1))
Parallel.For(0, files.Length,
Sub(index As Integer)
Dim fi As New FileInfo(files(index))
Dim size As Long = fi.Length
Interlocked.Add(totalSize, size)
End Sub)
Console.WriteLine("Directory '{0}':", args(1))
Console.WriteLine("{0:N0} files, {1:N0} bytes", files.Length, totalSize)
End Sub
End Module
' The example displays output like the following:
' Directory 'c:\windows\':
' 32 files, 6,587,222 bytes
Példa mátrixra és stopperóra
Ez a példa két mátrix szorzatának kiszámítására használja a Parallel.For metódust. Azt is bemutatja, hogyan használhatja az System.Diagnostics.Stopwatch osztályt egy párhuzamos ciklus teljesítményének összehasonlítására egy nem párhuzamos hurokkal. Vegye figyelembe, hogy mivel nagy mennyiségű kimenetet hozhat létre, a példa lehetővé teszi a kimenet fájlba való átirányítását.
using System;
using System.Diagnostics;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Threading.Tasks;
class MultiplyMatrices
{
#region Sequential_Loop
static void MultiplyMatricesSequential(double[,] matA, double[,] matB,
double[,] result)
{
int matACols = matA.GetLength(1);
int matBCols = matB.GetLength(1);
int matARows = matA.GetLength(0);
for (int i = 0; i < matARows; i++)
{
for (int j = 0; j < matBCols; j++)
{
double temp = 0;
for (int k = 0; k < matACols; k++)
{
temp += matA[i, k] * matB[k, j];
}
result[i, j] += temp;
}
}
}
#endregion
#region Parallel_Loop
static void MultiplyMatricesParallel(double[,] matA, double[,] matB, double[,] result)
{
int matACols = matA.GetLength(1);
int matBCols = matB.GetLength(1);
int matARows = matA.GetLength(0);
// A basic matrix multiplication.
// Parallelize the outer loop to partition the source array by rows.
Parallel.For(0, matARows, i =>
{
for (int j = 0; j < matBCols; j++)
{
double temp = 0;
for (int k = 0; k < matACols; k++)
{
temp += matA[i, k] * matB[k, j];
}
result[i, j] = temp;
}
}); // Parallel.For
}
#endregion
#region Main
static void Main(string[] args)
{
// Set up matrices. Use small values to better view
// result matrix. Increase the counts to see greater
// speedup in the parallel loop vs. the sequential loop.
int colCount = 180;
int rowCount = 2000;
int colCount2 = 270;
double[,] m1 = InitializeMatrix(rowCount, colCount);
double[,] m2 = InitializeMatrix(colCount, colCount2);
double[,] result = new double[rowCount, colCount2];
// First do the sequential version.
Console.Error.WriteLine("Executing sequential loop...");
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
stopwatch.Start();
MultiplyMatricesSequential(m1, m2, result);
stopwatch.Stop();
Console.Error.WriteLine("Sequential loop time in milliseconds: {0}",
stopwatch.ElapsedMilliseconds);
// For the skeptics.
OfferToPrint(rowCount, colCount2, result);
// Reset timer and results matrix.
stopwatch.Reset();
result = new double[rowCount, colCount2];
// Do the parallel loop.
Console.Error.WriteLine("Executing parallel loop...");
stopwatch.Start();
MultiplyMatricesParallel(m1, m2, result);
stopwatch.Stop();
Console.Error.WriteLine("Parallel loop time in milliseconds: {0}",
stopwatch.ElapsedMilliseconds);
OfferToPrint(rowCount, colCount2, result);
// Keep the console window open in debug mode.
Console.Error.WriteLine("Press any key to exit.");
Console.ReadKey();
}
#endregion
#region Helper_Methods
static double[,] InitializeMatrix(int rows, int cols)
{
double[,] matrix = new double[rows, cols];
Random r = new Random();
for (int i = 0; i < rows; i++)
{
for (int j = 0; j < cols; j++)
{
matrix[i, j] = r.Next(100);
}
}
return matrix;
}
private static void OfferToPrint(int rowCount, int colCount, double[,] matrix)
{
Console.Error.Write("Computation complete. Print results (y/n)? ");
char c = Console.ReadKey(true).KeyChar;
Console.Error.WriteLine(c);
if (Char.ToUpperInvariant(c) == 'Y')
{
if (!Console.IsOutputRedirected &&
RuntimeInformation.IsOSPlatform(OSPlatform.Windows))
{
Console.WindowWidth = 180;
}
Console.WriteLine();
for (int x = 0; x < rowCount; x++)
{
Console.WriteLine("ROW {0}: ", x);
for (int y = 0; y < colCount; y++)
{
Console.Write("{0:#.##} ", matrix[x, y]);
}
Console.WriteLine();
}
}
}
#endregion
}
Imports System.Diagnostics
Imports System.Runtime.InteropServices
Imports System.Threading.Tasks
Module MultiplyMatrices
#Region "Sequential_Loop"
Sub MultiplyMatricesSequential(ByVal matA As Double(,), ByVal matB As Double(,), ByVal result As Double(,))
Dim matACols As Integer = matA.GetLength(1)
Dim matBCols As Integer = matB.GetLength(1)
Dim matARows As Integer = matA.GetLength(0)
For i As Integer = 0 To matARows - 1
For j As Integer = 0 To matBCols - 1
Dim temp As Double = 0
For k As Integer = 0 To matACols - 1
temp += matA(i, k) * matB(k, j)
Next
result(i, j) += temp
Next
Next
End Sub
#End Region
#Region "Parallel_Loop"
Private Sub MultiplyMatricesParallel(ByVal matA As Double(,), ByVal matB As Double(,), ByVal result As Double(,))
Dim matACols As Integer = matA.GetLength(1)
Dim matBCols As Integer = matB.GetLength(1)
Dim matARows As Integer = matA.GetLength(0)
' A basic matrix multiplication.
' Parallelize the outer loop to partition the source array by rows.
Parallel.For(0, matARows, Sub(i)
For j As Integer = 0 To matBCols - 1
Dim temp As Double = 0
For k As Integer = 0 To matACols - 1
temp += matA(i, k) * matB(k, j)
Next
result(i, j) += temp
Next
End Sub)
End Sub
#End Region
#Region "Main"
Sub Main(ByVal args As String())
' Set up matrices. Use small values to better view
' result matrix. Increase the counts to see greater
' speedup in the parallel loop vs. the sequential loop.
Dim colCount As Integer = 180
Dim rowCount As Integer = 2000
Dim colCount2 As Integer = 270
Dim m1 As Double(,) = InitializeMatrix(rowCount, colCount)
Dim m2 As Double(,) = InitializeMatrix(colCount, colCount2)
Dim result As Double(,) = New Double(rowCount - 1, colCount2 - 1) {}
' First do the sequential version.
Console.Error.WriteLine("Executing sequential loop...")
Dim stopwatch As New Stopwatch()
stopwatch.Start()
MultiplyMatricesSequential(m1, m2, result)
stopwatch.[Stop]()
Console.Error.WriteLine("Sequential loop time in milliseconds: {0}", stopwatch.ElapsedMilliseconds)
' For the skeptics.
OfferToPrint(rowCount, colCount2, result)
' Reset timer and results matrix.
stopwatch.Reset()
result = New Double(rowCount - 1, colCount2 - 1) {}
' Do the parallel loop.
Console.Error.WriteLine("Executing parallel loop...")
stopwatch.Start()
MultiplyMatricesParallel(m1, m2, result)
stopwatch.[Stop]()
Console.Error.WriteLine("Parallel loop time in milliseconds: {0}", stopwatch.ElapsedMilliseconds)
OfferToPrint(rowCount, colCount2, result)
' Keep the console window open in debug mode.
Console.Error.WriteLine("Press any key to exit.")
Console.ReadKey()
End Sub
#End Region
#Region "Helper_Methods"
Function InitializeMatrix(ByVal rows As Integer, ByVal cols As Integer) As Double(,)
Dim matrix As Double(,) = New Double(rows - 1, cols - 1) {}
Dim r As New Random()
For i As Integer = 0 To rows - 1
For j As Integer = 0 To cols - 1
matrix(i, j) = r.[Next](100)
Next
Next
Return matrix
End Function
Sub OfferToPrint(ByVal rowCount As Integer, ByVal colCount As Integer, ByVal matrix As Double(,))
Console.Error.Write("Computation complete. Display results (y/n)? ")
Dim c As Char = Console.ReadKey(True).KeyChar
Console.Error.WriteLine(c)
If Char.ToUpperInvariant(c) = "Y"c Then
If Not Console.IsOutputRedirected AndAlso
RuntimeInformation.IsOSPlatform(OSPlatform.Windows) Then Console.WindowWidth = 168
Console.WriteLine()
For x As Integer = 0 To rowCount - 1
Console.WriteLine("ROW {0}: ", x)
For y As Integer = 0 To colCount - 1
Console.Write("{0:#.##} ", matrix(x, y))
Next
Console.WriteLine()
Next
End If
End Sub
#End Region
End Module
Bármely kód– beleértve a hurkokat is – párhuzamosításakor fontos cél a processzorok lehető legnagyobb mértékű kihasználása anélkül, hogy túl párhuzamos lenne ahhoz a ponthoz, ahol a párhuzamos feldolgozás többletterhelése nem csökkenti a teljesítmény előnyeit. Ebben a konkrét példában csak a külső hurok párhuzamos, mert a belső hurokban nincs túl sok munka. A kis mennyiségű munka és a nemkívánatos gyorsítótár-hatások kombinációja teljesítménycsökkenést eredményezhet a beágyazott párhuzamos hurkokban. Ezért a külső hurok párhuzamosítása a legjobb módszer az egyidejűség előnyeinek maximalizálására a legtöbb rendszerben.
A meghatalmazott
Ennek a túlterhelésnek For a harmadik paramétere egy C# vagy Action(Of Integer) Visual Basic típusú Action<int> delegált. A Action meghatalmazottak, függetlenül attól, hogy nullával, egy vagy tizenhat típusparamétersel rendelkezik, mindig üres értéket ad vissza. A Visual Basicben a függvény viselkedése Action egy Sub. A példa egy lambda kifejezéssel hozza létre a delegáltat, de más módokon is létrehozhatja a delegáltat. További információ: Lambda Expressions in PLINQ and TPL.
Az iterációs érték
A meghatalmazott egyetlen bemeneti paramétert vesz fel, amelynek értéke az aktuális iteráció. Ezt az iterációs értéket a futtatókörnyezet adja meg, a kiindulási értéke pedig az aktuális szálon feldolgozott forrás szegmensének (partíciójának) első elemének indexe.
Ha több vezérlést igényel az egyidejűségi szint felett, használja az egyik olyan túlterhelést, amely egy System.Threading.Tasks.ParallelOptions bemeneti paramétert vesz igénybe, például: Parallel.For(Int32, Int32, ParallelOptions, Action<Int32,ParallelLoopState>).
Visszaadott érték és kivételkezelés
For visszaadja egy System.Threading.Tasks.ParallelLoopResult objektumot, ha az összes szál befejeződött. Ez a visszatérési érték akkor hasznos, ha manuálisan állítja le vagy szakítja meg a ciklus iterációt, mert az ParallelLoopResult olyan információkat tárolja, mint például az utolsó iteráció, amely a befejezésig futott. Ha egy vagy több kivétel történik az egyik szálon, a rendszer egy System.AggregateException hibát fog dobni.
A példában szereplő kódban a függvény nem használja a visszatérési For értéket.
Elemzés és teljesítmény
A Teljesítmény varázslóval megtekintheti a számítógép processzorhasználatát. Kísérletként növelje a mátrixok oszlopainak és sorainak számát. Minél nagyobbak az mátrixok, annál nagyobb a teljesítménybeli különbség a számítás párhuzamos és szekvenciális verziói között. Ha a mátrix kicsi, a szekvenciális verzió gyorsabban fog futni, mivel a párhuzamos ciklus beállításakor nagy a terhelés.
A megosztott erőforrások, például a konzol vagy a fájlrendszer szinkron hívásai jelentősen rontják a párhuzamos hurkok teljesítményét. A teljesítmény mérése során próbálja meg elkerülni a hívásokat, például Console.WriteLine a cikluson belül.
A kód fordítása
Másolja és illessze be a kódot egy Visual Studio-projektbe.
Lásd még
Visszajelzés
Hamarosan elérhető: 2024-ben fokozatosan kivezetjük a GitHub-problémákat a tartalom visszajelzési mechanizmusaként, és lecseréljük egy új visszajelzési rendszerre. További információ: https://aka.ms/ContentUserFeedback.
Visszajelzés küldése és megtekintése a következőhöz: