《C#併發編程經典實例》學習筆記—3.1 數據的並行處理

問題

有一批數據，需要對每個元素進行相同的操作。該操作是計算密集型的，需要耗費一定的時間。

解決方案

常見的操作可以粗略分為 計算密集型操作 和 IO密集型操作。計算密集型操作主要是依賴於CPU計算，所以可以最大限度利用多核CPU的並行操作非常適合計算密集型操作。圖像操作是比較常見的計算密集型操作，圖像操作一般是藉助矩陣存儲圖像數據，該書作者就舉了矩陣旋轉為例。
思路是藉助Parallel.ForEach實現並行操作。
偽代碼如下

void RotateMatrices(IEnumerable<Matrix> matrices, float degrees)
{
    Parallel.ForEach(matrices, matrix => matrix.Rotate(degrees));
}

當前迴圈處理無效值時，可能需要停止該迴圈，實現如下

void InvertMatrices(IEnumerable<Matrix> matrices)
{
    Parallel.ForEach(matrices, (matrix, state) =>
    {
        if (!matrix.IsInvertible)
            state.Stop();
        else
            matrix.Invert();
    });
}

而如果是想要取消整個並行迴圈，則需要藉助CancellationToken，即可以有一個取消按鈕，點擊取消按鈕，應取消迴圈操作。

void RotateMatrices(IEnumerable<Matrix> matrices, float degrees,
CancellationToken token)
{
    Parallel.ForEach(matrices,
    new ParallelOptions { CancellationToken = token },
    matrix => matrix.Rotate(degrees));
}

另：當一個全局變數在並行迴圈內部被操作時，則需要考慮多進程共用狀態。因為並行迴圈的每個迴圈很可能在不同的線程中運行。

// 註意，這不是最高效的實現方式。
// 只是舉個例子，說明用鎖來保護共用狀態。
int InvertMatrices(IEnumerable<Matrix> matrices)
{
    object mutex = new object();
    int nonInvertibleCount = 0;
    Parallel.ForEach(matrices, matrix =>
    {
        if (matrix.IsInvertible)
        {
            matrix.Invert();
        }
        else
        {
            lock (mutex)
            {
                ++nonInvertibleCount;
            }
        }
    });
    return nonInvertibleCount;
}

在 《C#併發編程經典實例》學習筆記-第一章併發編程概述 - repeatedly - 博客園 ，我提到了並行操作的兩種方式，一種是Parallel，另一種是PLINQ（Parallel LINQ）。所以上述操作也可以使用PLINQ實現。

兩者是有區別的，區別如下：

Parallel 類和 PLINQ 之間有一個區別：PLINQ 假設可以使用電腦內所有的CPU 核，而 Parallel 類則會根據 CPU 狀態的變化動態地調整。

相信對C#語法比較熟悉的應該能看出來，Parallel.ForEach是並行foreach迴圈，那麼並行for迴圈對應的方法是什麼呢？是Parallel.For 方法。