.NET(C#) Internals: 以一个数组填充的例子初步了解.NET 4.0中的并行（一）

引言

随着CPU多核的普及，编程时充分利用这个特性越显重要。本文首先用传统的嵌套循环进行数组填充，然后用.NET 4.0中的System.Threading.Tasks提供的Parallel Class来并行地进行填充（当然这里也用到嵌套循环），通过对比发现其中差异。主要内容如下：

1. 通常的数组填充
2. 并行的组数填充
3. 性能比较
4. System.Threading.Tasks分析，这个将在续篇.NET(C#) Internals: 以一个数组填充的例子初步了解.NET 4.0中的并行（二）中介绍

1、通常的数组填充

首先看如下代码：

using System;

namespace ParallelForSample
{
  public class SingleCore
  {
    public static void Calculate(int calcVal)
    {
      Utility util = new Utility();
      util.Start();

      int[,] G = new int[calcVal, calcVal];
      for (int k = 0; k < calcVal; k++)
        for (int i = 0; i < calcVal; i++)
          for (int j = 0; j < calcVal; j++)
            G[i, j] = Math.Min(G[i, j], G[i, k] + G[k, j]);
      util.Stop();

    }
  }
}

上面的粗体红色显示的几行代码就是实现数组填充，这个很好理解不用多费口舌。补充说明的是：上面的Utility是为了统计性能而编写的一个类，它主要就是用到了Stopwatch对象——它提供一组方法和属性，可用于准确地测量运行时间。Utility的代码如下：

public class Utility
    {
        private Stopwatch _stopwatch;
        public void Start()
        {
            _stopwatch = new Stopwatch();
            _stopwatch.Start();
        }

        public void Stop()
        {
            _stopwatch.Stop();
            TimeSpan ts = _stopwatch.Elapsed;
            string elapsedTime = String.Format("{0:00}:{1:00}:{2:00}.{3:00}",
                ts.Hours, ts.Minutes, ts.Seconds,
                ts.Milliseconds / 10);
            Console.WriteLine("Time taken : {0}", elapsedTime);
        }
    }

利用它我们就可以对数组填充所耗费的时间进行计算了。

2、并行的组数填充

为了充分利用CPU的多核，我们编写如下代码：

using System;
using System.Threading.Tasks;

namespace ParallelForSample
{
  public class MultiCore
  {
    public static void Calculate(int calcVal)
    {
      Utility util = new Utility();
      util.Start();

      int[,] G = new int[calcVal, calcVal];

      Parallel.For(0, calcVal,
        delegate(int k)
        {
          Parallel.For(0, calcVal, delegate(int i)
          {
            for (int j = 0; j < calcVal; j++)
              G[i, j] = Math.Min(G[i, j], G[i, k] + G[k, j]);
          });
        }
      );

      util.Stop();
    }
  }
}

留意上面的红色粗体显示的几行代码，它利用了Parallel.For Method (Int32, Int32, Action)方法，Parallel类位于命名空间System.Threading.Tasks中，它支持并行循环。此Parallel.For方法使得它里面的迭代可能并行地运行，注意到上述代码中它的第三个参数是一个委托。在（0，calcVal）之间，这个委托将被调用。

3、性能比较

现在我们来测试一下，上面两种方法的执行性能差异如何，下载源码。其实，核心代码已经在上面贴出来了，现在注意是编写实例来测试，代码主要如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace ParallelForSample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Single core");
            SingleCore.Calculate(1000);
            Console.WriteLine("Multi core");
            MultiCore.Calculate(1000);
            Console.WriteLine("Finished");
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

运行之后得到如下结果：（不同电脑配置不同，得出结果不同）

图1、性能比较

从结果可以看出，并行的数组填充比通常的数组填充性能更高。

1. System.Threading.Tasks分析，这个将在续篇.NET(C#) Internals: 以一个数组填充的例子初步了解.NET 4.0中的并行（二）中介绍……