【c#基础】并行Linq

并行：指在同一时刻，有多条指令在多个处理器上同时执行

并发：指在同一时刻只能有一条指令执行，但多个进程指令被快速的轮换执行，使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果，但在微观上并不是同时执行的，只是把时间分成若干段，使多个进程快速交替的执行

并发是逻辑上的同时发生（simultaneous），而并行是物理上的同时发生。 

串行：A和B两个任务运行在一个CPU线程上，在A任务执行完之前不可以执行B。即，在整个程序的运行过程中，仅存在一个运行上下文，即一个调用栈一个堆。程序会按顺序执行每个指令。

1:并行Linq

System.Linq名称空间包含的类ParallelEnumerable可以分解查询的工作，使其分布在多个线程上。

尽管Enumerable类给IEnumerable<T>接口定义了扩展方法。但ParallelEnumerable类的大多数扩展方法是ParallelQuery<TSource>类的扩展。AsParallel()方法，它扩展了IEnumerable<TSource>接口，返回ParallelQuery<TSource>类，所以正常的集合类可以以并行方式查询。

2:并行查询

 对于可以放在CPU缓存中的小集合，并行Linq看不出效果。

AsParallel()方法用ParallelEnumerable()类定义，以扩展IEnumerable<T>接口，所以可以对简单的数组调用它，AsParallel()方法返回ParallelQuery<TSource>。因为返回的类型，所以编译器选择的Where()方法是ParallelEnumerable.Where()。与Enumerable类的实现代码相反，对于ParallelEnumerable类，查询时分区的，以便多个线程可以同时处理该查询。

集合可以分为多个部分，其中每个部分由不同的线程处理，以赛选其选项。，完成分区工作后，需要合并，获得所有部分的总和

 static IEnumerable<int> SampleData()
        {
            const int arraySize = 50000000;
            var r = new Random();
            return Enumerable.Range(0, arraySize).Select(x => r.Next(140)).ToList();
        }

 static void Main(string[] args)
        {
            var data = SampleData();
            var res = data.AsParallel().Where(x => Math.Log(x) < 4).Select(x => x).Average();
            Console.WriteLine(res);
           
        }

data.AsParallel()这行代码从任务管理器，中可以看出系统的所有CPU利用率上升，使用多个cpu在运行，如果系统上没有多个cpu,就不会看到并行版本带来的改进。

下图为使用AsParaller()后的cpu使用率和所有处理器的百分比 12行代码使用率为13.04%左右

 未使用AsParallel()

 从上面两张截图可以看出 使用了AsParallel()的CPU的百分比是比未使用AsParallel()的百分比高的，但是cpu的使用率则是相反的。使用了AsParallel()的使用率会比没使用的会更低。

电脑配置说明：运行该例子的是双核cpu。

3:分区器

AsParallel()方法不仅扩展了IEnumerable<T>接口，还扩展了Partitioner类，通过它，可以影响要创建的分区。

Partitioner类用System.Collection.Concurrent名称空间定义,并且有不同的变体。

Create()方法接受实现了IList<T>类的数组或对象。根据这一点，以及Boolean类型的参数loadBalance和该方法的一些重载版本,会返回一个不同的Partitioner类型。对于数组，使用派生基类OrderablePartitioner<TSource>的DynamicPartitionerForArray<TSource>类和StaticPartitionerForArray<TSource>类。

 var result =
                (from x in Partitioner.Create(data.ToList(), true).AsParallel() where Math.Log(x) < 4 select x).Average();
            Console.WriteLine(result);

也可以调用WithExecutionMode()和WithDegreeOfParallelism()方法，来影响并行机制。

对于WithExecutionMode()方法可以传递ParallelExecutionMode的一个Default值或者ForceParallelism值。 默认情况下，并行Linq避免使用系统开销很高的并行机制。

对于WithDegreeOfParallelism()方法可以传递一个整数值，以指定应并行运行的最大任务数。

查询不应使用全部CPU，这个方法会很有用

4：取消

.Net提供乐乐一种标准方式，来取消长时间运行的任务，这也适用于并行Linq。

要取消长时间运行的查询，可以给查询添加WithCancellation()方法，并传递一个CancellationToken令牌作为参数。

CancellationToken令牌从CancellationTokenSource类中创建。该查询在单独的线程中运行。

在该线程中，捕获一个OperationCanceledException类型异常。如果取消了查询。就触发这个异常，在主线程中，调用CancellationTokenSource类的Cancel()方案可以取消任务。

   var cts = new CancellationTokenSource();
            Task.Run(() => {
                try
                {
                    var res = (from x in data.AsParallel().WithCancellation(cts.Token) where Math.Log(x) < 4 select x)
                        .Average();
                    Console.WriteLine($"query finished,sum:{res}");
                }
                catch (Exception e)
                {
                    Console.WriteLine(e.Message);
                }}, cts.Token);
            Console.WriteLine("query start");
            Console.Write("Cancel?");
            string input = Console.ReadLine();
            if (input != null && input.ToLower().Equals("y"))
            {
                cts.Cancel();
            }