C#并發(fā)實戰(zhàn)Parallel.ForEach使用 原文:C#并發(fā)實戰(zhàn)Parallel.ForEach使用

? ?? 前言：最近給客戶開發(fā)一個伙食費計算系統(tǒng)，大概需要計算2000個人的伙食。需求是按照員工的預(yù)定報餐計劃對消費記錄進(jìn)行檢查，如有未報餐有刷卡或者有報餐沒刷卡的要進(jìn)行一定的金額扣減等一系列規(guī)則。一開始我的想法比較簡單，直接用一個for循環(huán)搞定，統(tǒng)計結(jié)果倒是沒問題，但是計算出來太慢了需要7，8分鐘。這樣系統(tǒng)服務(wù)是報超時錯誤的，讓人覺得有點不太爽。由于時間也不多就就先提交給用戶使用了，后面邏輯又增加了，計算時間變長，整個計算一遍居然要將近10分鐘了。這個對用戶來說是能接收的（原來自己手算需要好幾天呢），但是我自己接受不了，于是就開始優(yōu)化了，怎么優(yōu)化呢，用多線程唄。

? ?? 一提到多線程，最先想到的是Task了，畢竟.net4.0以上Task封裝了很多好用的方法。但是Task畢竟是多開一些線程去執(zhí)行任務(wù)，最后整合結(jié)果，這樣可以快一些，但我想更加快速一些，于是想到了另外一個對象：Parallel。之前在維護(hù)代碼是確實有遇到過別人寫的Parallel.Invoke，只是指定這個函數(shù)的作用是并發(fā)執(zhí)行多項任務(wù)，如果遇到多個耗時的操作，他們之間又不貢獻(xiàn)變量這個方法不錯。我的情況是要并發(fā)執(zhí)行一個集合，于是就用了List.ForAll 這個方法其實是拓展方法，完整的調(diào)用為：List.AsParallel().ForAll，需要先轉(zhuǎn)換成支持并發(fā)的集合，等同于Parallel.ForEach，目的是對集合里面的元素并發(fā)執(zhí)行一系列操作。

? ?? 于是乎，把原來的foreach換成了List.AsParallel().ForAll，運行起來，果然速度驚人，不到兩分鐘就插入結(jié)果了，但最后卻是報主鍵重復(fù)的錯誤，這個錯誤的原因是，由于使用了并發(fā)，這個時候變量自增，其實是在強(qiáng)著自增，當(dāng)多個線程同時獲取到了id值，都去自增然后就重復(fù)了，舉個例子如下：

int num = 1;List<int> list = new List<int>();for (int i = 1; i <= 2000; i++){list.Add(i);}Console.WriteLine($"num初始值為：" + num.ToString());list.AsParallel().ForAll(n =>{num++;});Console.WriteLine($"不加鎖，并發(fā){list.Count}次后為：" + num.ToString());Console.ReadKey();

這段代碼是讓一個變量執(zhí)行2000次自增，正常結(jié)果應(yīng)該是2001，但實際結(jié)果如下：

有經(jīng)驗的同學(xué)，立馬能想到需要加鎖了，C#內(nèi)置了很多鎖對象，如lock 互斥鎖，Interlocked 內(nèi)部鎖，Monitor 這幾個比較常見，lock內(nèi)部實現(xiàn)其實就是使用了Monitor對象。對變量自增，Interlocked對象提供了，變量自增，自減、或者相加等方法,我們使用自增方法Interlocked.Increment，函數(shù)定義為：int Increment(ref int num),該對象提供原子性的變量自增操作，傳入目標(biāo)數(shù)值，返回或者ref num都是自增后的結(jié)果。 在之前的基礎(chǔ)上我們增加一些代碼：

num = 1;Console.WriteLine($"num初始值為：" + num.ToString());list.AsParallel().ForAll(n =>{Interlocked.Increment(ref num);});Console.WriteLine($"使用內(nèi)部鎖，并發(fā){list.Count}次后為：" + num.ToString());Console.ReadKey();

我們來看運行結(jié)果：

加了鎖之后ID重復(fù)算是解決了，其實別高興太早，由于正常的環(huán)境有了ID我們還有用這些ID來構(gòu)建對象呢，于是又寫了寫代碼，用集合來添加這些ID，為了更真實的模擬生產(chǎn)環(huán)境，我在forAll里面又加了一層循環(huán)代碼如下：

num = 1;Random random = new Random();var total = 0;var m = new ConcurrentBag<int>();list.AsParallel().ForAll(n =>{var c = random.Next(1, 50);Interlocked.Add(ref total, c);for (int i = 0; i < c; i++){Interlocked.Increment(ref num);m.Add(num);}});Console.WriteLine($"使用內(nèi)部鎖，并發(fā)+內(nèi)部循環(huán){list.Count}次后為：" + num.ToString());Console.WriteLine($"實際值為：{total + 1}");var l = m.GroupBy(n => n).Where(o => o.Count() > 1);Console.WriteLine($"并發(fā)里面使用安全集合ConcurrentBag添加num，集合重復(fù)值：{l.Count()}個");Console.ReadKey();

上面的代碼里面我用到了線程安全集合ConcurrentBag<T>它的命名空間是：using System.Collections.Concurrent，盡管使用了線程安全集合，但是在并發(fā)面前仍然是不安全的，到了這里其實比較郁悶了，自增加鎖，安全集合內(nèi)部應(yīng)該也使用了鎖，但還是重復(fù)了。有點說不過去了，想想多線程執(zhí)行時有個上下文對象，即當(dāng)多個線程同時執(zhí)行任務(wù)，共享了變量他們一開始傳進(jìn)去的對象數(shù)值應(yīng)該是相同的，由于變量自增時加了鎖，所以ID是不會重復(fù)了。我猜測問題應(yīng)該出在Add方法了，就是說當(dāng)num值自增后還沒有來得及傳出去就已經(jīng)執(zhí)行了Add方法，故添加了重復(fù)變量。于是乎，我重新寫了段代碼，讓ID自增和集合添加都放到鎖里面：

num = 1;total = 0;using (var q = new BlockingCollection<int>()){list.AsParallel().ForAll(n =>{var c = random.Next(1, 50);Interlocked.Add(ref total, c);for (int i = 0; i < c; i++){// Task.Delay(100);q.Add(Interlocked.Increment(ref num));//可控//lock (objLock)//{// num++;// q.Add(num);//} }});q.CompleteAdding();Console.WriteLine($"num累計值為：{total},并發(fā)之后值為：{num}");var x = q.GroupBy(n => n).Where(o => o.Count() > 1);Console.WriteLine($"并發(fā)使用安全集合BlockingCollection+Interlocked添加num，集合重復(fù)值：{x.Count()}個");Console.ReadKey();}

這里我測試了另外一個線程安全的集合BlockingCollection，關(guān)于這個集合的使用請自行查找MSDN文檔，上面的關(guān)鍵代碼直接添加安全集合的返回值，可以保證集合不會重復(fù)，但其實下面的lock更適用與正式環(huán)境，因為我們添加的一般都是對象不會是基礎(chǔ)類型數(shù)值，運行結(jié)果如下：

至此，我們的問題解決了，計算時間由原來的9分多降至110秒左右，可見Parallel的處理還是很給力的，唯一不足的是，很占CPU，執(zhí)行計算后CPU達(dá)到了88%。附上計算結(jié)果：

優(yōu)化前后對比

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? ? ? 總結(jié)：C#安全集合在并發(fā)的情況下其實不一定是安全的，還是需要結(jié)合實際應(yīng)用場景和驗證結(jié)果為準(zhǔn)。Parallel.ForEach在對循環(huán)數(shù)量可觀的情況下是可以去使用的，如果有共享變量，一定要配合鎖做同步處理。還是得慎用這個方法，如果方法內(nèi)部有操作數(shù)據(jù)庫的記得增加事務(wù)處理，否則就呵呵了。

posted on 2019-08-12 09:04?NET未來之路 閱讀(...) 評論(...) 編輯 收藏

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/lonelyxmas/p/11337774.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C#并发实战Parallel.ForEach使用的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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