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有小伙伴問(wèn)我每天忽悠的TPL是什么？

?? 這次站位高一點(diǎn)，嚴(yán)肅講一講。

引言

俗話(huà)說(shuō)，不想開(kāi)飛機(jī)的程序員不是一名好爸爸；作為微軟技術(shù)棧的老鳥(niǎo)，一直將代碼整潔之道奉為經(jīng)典， 優(yōu)秀的程序員將優(yōu)雅、高性能的代碼看成自己的臉面。

今天探討下我對(duì).NET并行編程庫(kù)Task Parallel Library的理解，開(kāi)足馬力，準(zhǔn)備壓榨CPU了。

雙核cpu的真相.gif

技術(shù)背景

硬件線(xiàn)程和軟件線(xiàn)程

? ?多核處理器帶有一個(gè)以上的物理內(nèi)核：物理內(nèi)核是真正的獨(dú)立處理單元，多個(gè)物理內(nèi)核使得多條指令能夠同時(shí)并行運(yùn)行。

硬件線(xiàn)程也稱(chēng)為邏輯內(nèi)核，一個(gè)物理內(nèi)核可能會(huì)使用超線(xiàn)程技術(shù)提供多個(gè)硬件線(xiàn)程，所以一個(gè)硬件線(xiàn)程并不代表一個(gè)物理內(nèi)核。程序通過(guò)Environment.ProcessorCount?得到的就是邏輯內(nèi)核（本人的機(jī)器是i5-5300U 虛擬4核）， Windows中每個(gè)運(yùn)行的程序都是一個(gè)進(jìn)程，每一個(gè)進(jìn)程都會(huì)創(chuàng)建并運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)線(xiàn)程，這些線(xiàn)程稱(chēng)為軟件線(xiàn)程，硬件線(xiàn)程就像是一條泳道，而軟件線(xiàn)程就是在其中游泳的人。

并行場(chǎng)景

.NET引入的Task Parallel Library(任務(wù)并行庫(kù)，TPL)，動(dòng)態(tài)地?cái)U(kuò)展并發(fā)度，以最有效的方式使用所有可用的處理器。

另外TPL支持分區(qū)工作、支持基于ThreadPool調(diào)度、支持取消異步操作、支持狀態(tài)管理。

通過(guò)TPL專(zhuān)注與讓程序完成你業(yè)務(wù)意義上的任務(wù)，同時(shí)最大限度的提高程序性能。

TPL同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)并行、任務(wù)并行和流水線(xiàn)Dataflow

1.數(shù)據(jù)并行：有大量數(shù)據(jù)需要處理，并且必須對(duì)每一份數(shù)據(jù)執(zhí)行同樣的操作；2.任務(wù)并行：通過(guò)任務(wù)并發(fā)運(yùn)行不同的操作；3.流水線(xiàn)：任務(wù)并行和數(shù)據(jù)并行的結(jié)合體（需要引入System.Threading.Tasks.Dataflow組件庫(kù)）?
其中1、3 已經(jīng)在上文演示，本文就隨手拿數(shù)據(jù)并行、任務(wù)并行聊一聊。

編程實(shí)踐

1. 數(shù)據(jù)并行

找到100000以?xún)?nèi)素?cái)?shù)的個(gè)數(shù)

上文[共享內(nèi)存并發(fā)模型],代碼可做如下優(yōu)化：

由每個(gè)線(xiàn)程獨(dú)立計(jì)算線(xiàn)程內(nèi)迭代產(chǎn)生的素?cái)?shù)和，最后再對(duì)幾個(gè)和求和。

using?System; using?System.Threading.Tasks; using?System.Collections; using?System.Collections.Generic; using?System.Threading; using?System.Diagnostics;///?<summary> ///?利用并行編程庫(kù)Parallel，計(jì)算100000內(nèi)素?cái)?shù)的個(gè)數(shù) ///?</summary> namespace?Paralleler {class?Program{static?void?Main(string[]?args){Stopwatch?sw?=?new?Stopwatch();sw.Start();ShareMemory();sw.Stop();Console.WriteLine($"優(yōu)化后的共享內(nèi)存并發(fā)模型耗時(shí)：{sw.Elapsed}");}static?void?ShareMemory(){var?sum?=?0;Parallel.For(1,?100000?+?1,?()?=>?0,?(x,?state,?local)?=>{var?f?=?true;if?(x?==?1)f?=?false;for?(int?i?=?2;?i?<=?x?/?2;?i++){if?(x?%?i?==?0)??//?被[2,x/2]任一數(shù)字整除，就不是質(zhì)數(shù)f?=?false;}if?(f?==?true)local++;return?local;},local?=>{Interlocked.Add(ref?sum,?local);});Console.WriteLine($"1-100000內(nèi)質(zhì)數(shù)的個(gè)數(shù)是{sum}");}} } 參數(shù)1,2 表示數(shù)據(jù)并行要操作的對(duì)象； 參數(shù)3localInit表示某線(xiàn)程內(nèi)迭代的初始值，將會(huì)作為參數(shù)4body委托的第3個(gè)參數(shù)，只在線(xiàn)程第一次使用;參數(shù)4body表示每個(gè)迭代都需要經(jīng)歷的執(zhí)行體, 這里以線(xiàn)程為單元處理迭代； 參數(shù)5localFinally對(duì)每個(gè)線(xiàn)程的輸出再做一次計(jì)算，入?yún)⑹菂?shù)4的輸出。

2. 任務(wù)并行

? 讓許多方法并行運(yùn)行的最簡(jiǎn)單的方法就是使用Parallel類(lèi)的Invoke方法，Invoke方法接受一個(gè)Action的參數(shù)組

void System.Threading.Tasks.Parallel.Invoke(WatchMovie, HaveDinner, ReadBook, WriteBlog);

這段代碼會(huì)創(chuàng)建指向每一個(gè)方法的委托。

沒(méi)有特定的執(zhí)行順序

Parallel.Invoke方法只有在4個(gè)方法全部完成之后才會(huì)返回。它至少需要4個(gè)硬件線(xiàn)程才足以讓這4個(gè)方法并發(fā)運(yùn)行。

但并不保證這4個(gè)方法能夠同時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行，如果一個(gè)或者多個(gè)內(nèi)核處于繁忙狀態(tài)，那么底層的調(diào)度邏輯可能會(huì)延遲某些方法的初始化執(zhí)行。

捕捉并行循環(huán)中發(fā)生的異常

當(dāng)并行迭代中調(diào)用的委托拋出異常，這個(gè)異常沒(méi)有在委托中被捕獲到時(shí)，就會(huì)變成一組異常，新的System.AggregateException負(fù)責(zé)處理這一組異常。

本文為微軟TPL入門(mén)級(jí)教程，學(xué)習(xí)一個(gè)專(zhuān)題，了解特性/能力最重要， 剩下的就是結(jié)合場(chǎng)景去應(yīng)用。

本文內(nèi)容和制圖均為原創(chuàng)，文章永久更新地址請(qǐng)參閱左下角原文，如對(duì)您有所幫助，【在看、點(diǎn)贊】來(lái)一發(fā)，未嘗不可?。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的三分钟总览微软任务并行库TPL的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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