[深入学习C#]C#实现多线程的方式：使用Parallel类

简介

　　在C#中实现多线程的另一个方式是使用Parallel类。 
　　在.NET4中 ,另一个新增的抽象线程是Parallel类 。这个类定义了并行的for和foreach的 静态方法。在为 for和 foreach定 义的语言中,循环从一个线程中运行 。Parallel类使用多个任务,因此使用多个线程来完成这个作业。 
　　我们在前文中，对任务作出了一定的阐释，有兴趣的朋友可以前去查看。 
　　Parallel.For()和 Parallel.ForEach()方法多次调用同一个方法,而 Parallel.Invoke()方法允许同时调用不同的方法。

使用Parallel.For()方法

　　基本使用方法

　　Parallel.For()方法类似于 C#的 for循环语旬,也是多次执行一个任务。使用Parallel.For()方法,可以并行运行迭代。 迭代的顺序没有定义。 
　　在For()方法中,前两个参数定义了循环的开头和结束。示例从0迭代到 9。第 3个参数是一个Action<int>委托。 整数参数是循环的迭代次数,该 参数被传递给Action<int>委托引用的方法。Parallel.For()方法的返回类型是ParalleLoopResult结构,它提供了循环是否结束的信息。

ParallelLoopResult result = Parallel.For(0, 10, i =>
            {
                Console.WriteLine("{0}, task : {1}, thread : {2}", i, Task.CurrentId, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            });
            Console.WriteLine(result.IsCompleted);
            Console.ReadKey();

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　　在Parallel.For()的方法体中,把索引、任务标识符和线程标识符写入控制台中。从下面的输出截图可以看出,由于每次循环都开启了新的任务和线程，因此每个线程的执行顺序是不能保证的。 
　　

　　中断循环

　　同For()循环类似，Parallel.For()方法也可以中断循环的执行。 
　　Parallel.For()方法的一个重载版本接受第3个Action<int, ParallelLoopState>类型的参数。使用这些参数定义一个方法,就可以调用ParalleLoopState的Break()或Stop()方法,以影响循环的结果。 
　　注意,迭代的顺序没有定义。

 ParallelLoopResult result = Parallel.For(0, 10, (int i, ParallelLoopState pls) =>
            {
                Console.WriteLine("i: {0}, task : {1}", i, Task.CurrentId);
                Thread.Sleep(10);
                if (i > 15)
                {
                    pls.Break();
                }
            });
            Console.WriteLine(result.IsCompleted);
            Console.WriteLine("Lowest break iteration: {0}", result.LowestBreakIteration);
            Console.ReadKey();

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　　下面是结果截图： 
　　 
　　 
　　应用程序这次的运行说明,迭代在值大于15时中断,但其他任务可以同时运行,有其他值的任务也可以运行。利用LowestBreakIteration属性,可以忽略其他任务的结果。

　　Parallel.For<TLocal>方法

　　Parallel.For()方法可能使用几个线程来执行循环 。如果需要对每个线程进行初始化,就可以使用Parallel.For<TLocal>方法。除了from和to对应的值之外,For()方法的泛型版本还接受3个委托参数。 
　　第一个参数的类型是Func<TLocal> ,因为这里的例子对于TLocal使用字符串,所以该方法需要定义为Func<string>,即返回string的方法。这个方法仅对于用于执行迭代的每个线程调用一次。 
　　第二个委托参数为循环体定义了委托。在示例中,该参数的类型是Func<int, ParallelLoopState, string, string>。 其中第一个参数是循环迭代,第二个参数 ParallelLoopstate允许停止循环,如前所述 。循环体方法通过第3个参数接收从init方法返回的值,循环体方法还需要返回一个值,其类型是用泛型for参数定义的。 
　　For()方法的最后一个参数指定一个委托Action<TLocal>;在该示例中,接收一个字符串。 这个方法仅对于每个线程调用一次,这是一个线程退出方法。

Parallel.For<string>(0, 20,
                () =>
                {
                    Console.WriteLine("init thread {0},	 task {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Task.CurrentId);
                    return string.Format("t{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                },
            (i, pls, str) =>
            {
                Console.WriteLine("body i {0} 	 str {1} 	 thread {2} 	 task {3}", i, str, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Task.CurrentId);
                Thread.Sleep(10);
                return string.Format("i 	{0}", i);
            },
            (str) =>
            {
                Console.WriteLine("finally	 {0}", str);
            });
            Console.ReadKey();

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　　程序运行结果： 

　　备注: 
　　Parallel.For<TLocal> 方法 (Int32, Int32, Func<TLocal>, Func<Int32, ParallelLoopState, TLocal, TLocal>, Action<TLocal>) 
　　类型参数 
　　TLoca 
　　线程本地数据的类型。

　　参数

　　fromInclusive 
　　类型：System.Int32 
　　开始索引（含）。

　　toExclusive 
　　类型：System.Int32 
　　结束索引（不含）。

　　localInit 
　　类型：System.Func<TLocal> 
　　用于返回每个任务的本地数据的初始状态的函数委托。

　　body 
　　类型：System.Func<Int32, ParallelLoopState, TLocal, TLocal> 
　　将为每个迭代调用一次的委托。

　　localFinally 
　　类型：System.Action<TLocal> 
　　用于对每个任务的本地状态执行一个最终操作的委托。

　　返回值 
　　类型：System.Threading.Tasks.ParallelLoopResult 
　　 
　　在迭代范围 (fromInclusive，toExclusive) ，为每个值调用一次body 委托。为它提供以下参数：迭代次数 (Int32)、可用来提前退出循环的ParallelLoopState实例以及可以在同一线程上执行的迭代之间共享的某些本地状态。

　　对于参与循环执行的每个任务调用 localInit 委托一次，并返回每个任务的初始本地状态。 这些初始状态传递给第一个在该任务上 调用的 body。 然后，每个后续正文调用返回可能修改过的状态值，传递到下一个正文调用。 最后，每个任务上的最后正文调用返回传递给 localFinally 委托的状态值。 每个任务调用 localFinally 委托一次，以对每个任务的本地状态执行最终操作。此委托可以被多个任务同步调用；因此您必须同步对任何共享变量的访问。

　　Parallel.For方法比在它执行生存期的线程可能使用更多任务，作为现有的任务完成并被新任务替换。 这使基础 TaskScheduler 对象有机会添加、更改或移除服务循环的线程。

　　如果 fromInclusive 大于或等于 toExclusive，则该方法立即返回，而无需执行任何迭代。

使用Parallel.ForEach()方法

　　基本使用方法

　　Parallel.ForEach()方法遍历实现了IEnumerable的集合,其方式类似于foreach语句,但以异步方式遍历。这里也没有确定遍历顺序。 
　　

string[] data = { "zero", "one", "two", "three", "four", "five", "six", "seven", "eight", "nine", "ten", "eleven", "twelve" };
            ParallelLoopResult result = Parallel.ForEach<string>(data, (s) =>
            {
                Console.WriteLine(s);
            });
            Console.ReadKey();

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　　结果截图： 

　　中断循环

　　如果需要中断循环,就可以使用ForEach()方法的重载版本和ParallelLoopState参数。其方式与前面的For()方法相同。ForEach()方法的一个重载版本也可以用于访问索引器,从而获得迭代次数,如下所示:　

string[] data = { "zero", "one", "two", "three", "four", "five", "six", "seven", "eight", "nine", "ten", "eleven", "twelve" };
            ParallelLoopResult result = Parallel.ForEach<string>(data, (s, pls, l) =>
             {
                 Console.WriteLine("{0}	{1}", s, l);
                 if (l > 10)
                 {
                     pls.Break();
                 }
             });
            Console.WriteLine("Lowest break iteration: {0}", result.LowestBreakIteration);
            Console.ReadKey();

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　　结果截图： 

使用Parallel.Invoke()方法

　　如果多个任务应并行运行,就可以使用Parallel.Invoke()方法。Parallel.Invoke()方法允许传递一个Action委托数组,在其中可以指定应运行的方法。 
　　示例代码传递了要并行调用的Foo()和Bar()方法: 
　　

        static void Main(string[] args)
        {
            Parallel.Invoke(Foo, Bar);
            Console.ReadKey();
        }
        static void Foo()
        {
            Console.WriteLine("Foo");
        }

        static void Bar()
        {
            Console.WriteLine("Bar");
        }

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　　结果截图：