33.2. Параллелизм при императивной обработке данных

Класс System.Threading.Tasks.Parallel позволяет распараллеливать циклы и последовательность блоков кода. Эта функциональность реализована как набор статических методов For(), ForEach() и Invoke().

Методы Parallel.For() и Parallel.ForEach() являются параллельными аналогами циклов for и foreach. Их использование корректно в случае независимости итераций цикла, то есть, если ни в одной итерации не используется результаты работы предыдущих итераций.

Существует несколько перегруженных вариантов метода Parallel.For(), однако любой из них подразумевает указание начального и конечного значения счётчика (типа int или long) и тела цикла в виде объекта делегата. В качестве примера использования Parallel.For() приведём код, перемножающий две квадратные матрицы (m1 и m2 – исходные матрицы, result – их произведение, size – размер матриц):

Parallel.For(0, size, i =>

{

for (int j = 0; j < size; j++)

{

result[i, j] = 0;

for (int k = 0; k < size; k++)

result[i, j] += m1[i, k] * m2[k, j];

}

});

Метод Parallel.ForEach() имеет множество перегрузок. Простейший вариант предполагает указание коллекции, реализующей IEnumerable<T>, и объекта Action<T>, описывающего тело цикла:

Parallel.ForEach(Directory.GetFiles(path, "*.jpg"),

image => Process(image));

Статический метод Parallel.Invoke() позволяет распараллелить исполнение блоков операторов. Часто в приложениях существуют такие последовательности операторов, для которых не имеет значения порядок выполнения операторов внутри них. В таких случаях вместо последовательного выполнения операторов друг за другом допустимо их параллельное выполнение, позволяющее сократить время решения задачи. В базовом варианте метод Invoke() принимает параметр-список объектов Action:

// используем Invoke() для параллельной загрузки файлов

Parallel.Invoke(

() => new WebClient().DownloadFile("http://www.linqpad.net",

"lp.html"),

() => new WebClient().DownloadFile("http://www.jaoo.dk",

"jaoo.html"));

Заметим, что каждый из методов For(), ForEach() и Invoke() может принимать аргумент типа ParallelOptions для настройки поведения метода.

33.3. Параллелизм при декларативной обработке данных

PLINQ (Parallel Language Integrated Query) – реализация LINQ, в которой запросы выполняются параллельно. PLINQ поддерживает большинство операторов LINQ to Objects и имеет минимальное влияние на существующую модель LINQ.

Начнём рассмотрение PLINQ со следующего примера. Найдём все простые числа от 3 до 100000, используя простой алгоритм с операторами LINQ:

var numbers = Enumerable.Range(3, 100000 - 3);

var parallelQuery =

from n in numbers.AsParallel()

where Enumerable.Range(2, (int) Math.Sqrt(n)).All(i => n%i > 0)

select n;

var primes = parallelQuery.ToArray();

В приведённом фрагменте кода использовался метод AsParallel(). Это метод расширения из статического класса System.Linq.ParallelEnumerable. Метод AsParallel() конвертирует коллекцию IEnumerable<T> в коллекцию ParallelQuery<T>. Класс ParallelEnumerable имеет набор методов расширения для ParallelQuery<T>, соответствующих операторам LINQ, но использующих для выполнения механизм задач.

Кроме AsParallel(), класс ParallelEnumerable содержит ещё несколько особых методов:

1. AsSequential() – конвертирует объект ParallelQuery<T> в коллекцию IEnumerable<T> так, что все запросы выполняются последовательно.

2. AsOrdered() – при параллельной обработке заставляет сохранять в ParallelQuery<T> порядок элементов (это замедляет обработку).

3. AsUnordered() – при параллельной обработке позволяет игнорировать в ParallelQuery<T> порядок элементов (отмена вызова AsOrdered()).

4. WithCancellation() – устанавливает для ParallelQuery<T> указанное значение токена отмены.

5. WithDegreeOfParallelism() – указывает для ParallelQuery<T>, на сколько параллельных частей нужно разбивать коллекцию для обработки.

6. WithExecutionMode() – задаёт опции выполнения параллельных запросов в виде перечисления ParallelExecutionMode.

Приведём ещё один пример использования PLINQ. Будем вычислять времени отклика от шести заданных сайтов. При этом явно установим степень параллелизма. В примере используется класс Ping из пространства имён System.Net.NetworkInformation.

var siteNames = new[] {"www.tut.by", "habrahabr.ru",

"www.oreilly.com", "www.google.com",

"www.takeonit.com", "stackoverflow.com"};

var pings = from site in siteNames.AsParallel()

.WithDegreeOfParallelism(6)

let p = new Ping().Send(site)

select new {site, Time = p.RoundtripTime};

foreach (var ping in pings)

{

Console.WriteLine("Site {0} has ping {1}",

ping.site, ping.Time);

}