方法: 単純な Parallel.ForEach ループを記述する

[アーティクル]
05/10/2023

この記事は、Parallel.ForEach ループを使用して、System.Collections.IEnumerable または System.Collections.Generic.IEnumerable<T> データソースでのデータの並列処理を有効にする方法を示しています。

注意

ここでは、ラムダ式を使用して PLINQ でデリゲートを定義します。 C# または Visual Basic のラムダ式に精通していない場合は、「PLINQ および TPL のラムダ式」を参照してください。

例

この例は、CPU を集中的に使用する操作に対する Parallel.ForEach を示します。この例を実行すると、200 万の数字がランダムに生成され、素数へのフィルター処理が試行されます。最初のケースでは、for ループを使用してコレクションを反復処理します。 2 番目のケースでは、Parallel.ForEach を使用してコレクションを反復処理します。アプリケーションが終了すると、各反復にかかった時間が表示されます。

using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;
using System.Threading.Tasks;

namespace ParallelExample
{
    class Program
    {
        static void Main()
        {
            // 2 million
            var limit = 2_000_000;
            var numbers = Enumerable.Range(0, limit).ToList();

            var watch = Stopwatch.StartNew();
            var primeNumbersFromForeach = GetPrimeList(numbers);
            watch.Stop();

            var watchForParallel = Stopwatch.StartNew();
            var primeNumbersFromParallelForeach = GetPrimeListWithParallel(numbers);
            watchForParallel.Stop();

            Console.WriteLine($"Classical foreach loop | Total prime numbers : {primeNumbersFromForeach.Count} | Time Taken : {watch.ElapsedMilliseconds} ms.");
            Console.WriteLine($"Parallel.ForEach loop  | Total prime numbers : {primeNumbersFromParallelForeach.Count} | Time Taken : {watchForParallel.ElapsedMilliseconds} ms.");

            Console.WriteLine("Press any key to exit.");
            Console.ReadLine();
        }

        /// <summary>
        /// GetPrimeList returns Prime numbers by using sequential ForEach
        /// </summary>
        /// <param name="inputs"></param>
        /// <returns></returns>
        private static IList<int> GetPrimeList(IList<int> numbers) => numbers.Where(IsPrime).ToList();

        /// <summary>
        /// GetPrimeListWithParallel returns Prime numbers by using Parallel.ForEach
        /// </summary>
        /// <param name="numbers"></param>
        /// <returns></returns>
        private static IList<int> GetPrimeListWithParallel(IList<int> numbers)
        {
            var primeNumbers = new ConcurrentBag<int>();

            Parallel.ForEach(numbers, number =>
            {
                if (IsPrime(number))
                {
                    primeNumbers.Add(number);
                }
            });

            return primeNumbers.ToList();
        }

        /// <summary>
        /// IsPrime returns true if number is Prime, else false.(https://en.wikipedia.org/wiki/Prime_number)
        /// </summary>
        /// <param name="number"></param>
        /// <returns></returns>
        private static bool IsPrime(int number)
        {
            if (number < 2)
            {
                return false;
            }

            for (var divisor = 2; divisor <= Math.Sqrt(number); divisor++)
            {
                if (number % divisor == 0)
                {
                    return false;
                }
            }
            return true;
        }
    }
}

Imports System.Collections.Concurrent

Namespace ParallelExample
    Class Program
        Shared Sub Main()
            ' 2 million
            Dim limit = 2_000_000
            Dim numbers = Enumerable.Range(0, limit).ToList()

            Dim watch = Stopwatch.StartNew()
            Dim primeNumbersFromForeach = GetPrimeList(numbers)
            watch.Stop()

            Dim watchForParallel = Stopwatch.StartNew()
            Dim primeNumbersFromParallelForeach = GetPrimeListWithParallel(numbers)
            watchForParallel.Stop()

            Console.WriteLine($"Classical foreach loop | Total prime numbers : {primeNumbersFromForeach.Count} | Time Taken : {watch.ElapsedMilliseconds} ms.")
            Console.WriteLine($"Parallel.ForEach loop  | Total prime numbers : {primeNumbersFromParallelForeach.Count} | Time Taken : {watchForParallel.ElapsedMilliseconds} ms.")

            Console.WriteLine("Press any key to exit.")
            Console.ReadLine()
        End Sub

        ' GetPrimeList returns Prime numbers by using sequential ForEach
        Private Shared Function GetPrimeList(numbers As IList(Of Integer)) As IList(Of Integer)
            Return numbers.Where(AddressOf IsPrime).ToList()
        End Function

        ' GetPrimeListWithParallel returns Prime numbers by using Parallel.ForEach
        Private Shared Function GetPrimeListWithParallel(numbers As IList(Of Integer)) As IList(Of Integer)
            Dim primeNumbers = New ConcurrentBag(Of Integer)()
            Parallel.ForEach(numbers, Sub(number)

                                          If IsPrime(number) Then
                                              primeNumbers.Add(number)
                                          End If
                                      End Sub)
            Return primeNumbers.ToList()
        End Function

        ' IsPrime returns true if number is Prime, else false.(https://en.wikipedia.org/wiki/Prime_number)
        Private Shared Function IsPrime(number As Integer) As Boolean
            If number < 2 Then
                Return False
            End If

            For divisor = 2 To Math.Sqrt(number)

                If number Mod divisor = 0 Then
                    Return False
                End If
            Next

            Return True
        End Function
    End Class
End Namespace

Parallel.ForEach ループは Parallel.For ループのように動作します。ループによってソースコレクションがパーティション分割され、作業はシステム環境に基づいて複数のスレッドでスケジューリングされます。システムのプロセッサの数が多いほど、並列メソッドの実行が速くなります。一部のソースコレクションでは、ソースのサイズやループで実行される作業の種類に応じて、順次ループがより高速になる可能性があります。パフォーマンスの詳細については、「データとタスクの並列化における注意点」を参照してください。

並列ループの詳細については、「方法: 単純な Parallel.For ループを記述する」を参照してください。

非ジェネリックコレクションで Parallel.ForEach ループを使用する場合は、次の例に示すように、Enumerable.Cast 拡張メソッドを使用して、コレクションをジェネリックコレクションに変換することができます。

Parallel.ForEach(nonGenericCollection.Cast<object>(),
    currentElement =>
    {
    });

Parallel.ForEach(nonGenericCollection.Cast(Of Object), _
                 Sub(currentElement)
                     ' ... work with currentElement
                 End Sub)

また、Parallel LINQ (PLINQ) を使用して、IEnumerable<T> データソースの処理を並列化することもできます。 PLINQ では、宣言型のクエリ構文を使用して、ループの動作を表すことができます。詳細については、「Parallel LINQ (PLINQ)」を参照してください。

コードをコンパイルして実行する

コードは .NET Framework のコンソールアプリケーションまたは .NET Core のコンソールアプリケーションとしてコンパイルできます。

Visual Studio には、Windows デスクトップと .NET Core 向けに、Visual Basic と C# のコンソールアプリケーションテンプレートがあります。

コマンドラインから .NET CLI コマンド (dotnet new console や dotnet new console -lang vb など) を使用するか、ファイルを作成して .NET Framework アプリケーション用のコマンドラインコンパイラを使用できます。

コマンドラインから .NET Core コンソールアプリケーションを実行するには、アプリケーションが含まれるフォルダーから dotnet run を使用します。

Visual Studio からコンソールアプリケーションを実行するには、F5 キーを押します。

方法: 単純な Parallel.ForEach ループを記述する

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