.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：

• 通常的数组填充
• 并行的组数填充
• 性能比较
• 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：

通常的数组填充

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：

Utility类 

   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：

并行的数组填充

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<Int32>)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：

性能比较测试

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。

 

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