Класс Parallel

Класс Parallel также является частью TPL и предназначен для упрощения параллельного выполнения кода. Parallel имеет ряд методов, которые позволяют распараллелить задачу.

Одним из методов, позволяющих параллельное выполнение задач, является метод Invoke:

// метод Parallel.Invoke выполняет три метода
Parallel.Invoke(
    Print,
    () =>
    {
        Console.WriteLine($"Выполняется задача {Task.CurrentId}");
        Thread.Sleep(3000);
    },
    () => Square(5)
);

void Print()
{
    Console.WriteLine($"Выполняется задача {Task.CurrentId}");
    Thread.Sleep(3000);
}
// вычисляем квадрат числа
void Square(int n)
{
    Console.WriteLine($"Выполняется задача {Task.CurrentId}");
    Thread.Sleep(3000);
    Console.WriteLine($"Результат {n * n}");
}

Метод Parallel.Invoke в качестве параметра принимает массив объектов Action, то есть мы можем передать в данный метод набор методов, которые будут вызываться при его выполнении. Количество методов может быть различным, но в данном случае мы определяем выполнение трех методов. Опять же как и в случае с классом Task мы можем передать либо название метода, либо лямбда-выражение.

И таким образом, при наличии нескольких ядер на целевой машине данные методы будут выполняться параллельно на различных ядрах. Пример консольного вывода программы:

Выполняется задача 1
Выполняется задача 3
Выполняется задача 2
Результат 25

Parallel.For

Метод Parallel.For позволяет выполнять итерации цикла параллельно. Он имеет следующее определение:

For(int, int, Action<int>)

Первый параметр метода задает начальный индекс элемента в цикле, а второй параметр - конечный индекс. Третий параметр - делегат Action - указывает на метод, который будет выполняться один раз за итерацию:

Parallel.For(1, 5, Square);

// вычисляем квадрат числа
void Square(int n)
{
    Console.WriteLine($"Выполняется задача {Task.CurrentId}");
    Console.WriteLine($"Квадрат числа {n} равен {n * n}");
    Thread.Sleep(2000);
}

В данном случае в качестве первого параметра в метод Parallel.For передается число 1, а в качестве второго - число 5. Таким образом, метод будет вести итерацию с 1 до 4 включительно. Третий параметр представляет метод, который вычисляет квадрат числа. Так как этот параметр представляет тип Action<int>, то этот метод в качестве параметра должен принимать объект int.

А в качестве значения параметра в этот метод передается счетчик, который проходит в цикле от 1 до 4 включительно. И метод Square, таким образом, вызывается 4 раза. Пример консольного вывода:

Выполняется задача 1
Выполняется задача 2
Квадрат числа 4 равен 16
Выполняется задача 4
Квадрат числа 1 равен 1
Выполняется задача 3
Квадрат числа 3 равен 9
Квадрат числа 2 равен 4

Parallel.ForEach

Метод Parallel.ForEach осуществляет итерацию по коллекции, реализующей интерфейс IEnumerable, подобно циклу foreach, только осуществляет параллельное выполнение перебора. Он имеет следующее определение:

ParallelLoopResult ForEach<TSource>(IEnumerable<TSource> source,Action<TSource> body)

где первый параметр представляет перебираемую коллекцию, а второй параметр - делегат, выполняющийся один раз за итерацию для каждого перебираемого элемента коллекции.

На выходе метод возвращает структуру ParallelLoopResult, которая содержит информацию о выполнении цикла.

ParallelLoopResult result = Parallel.ForEach<int>(
       new List<int>() { 1, 3, 5, 8 },
       Square
);

// вычисляем квадрат числа
void Square(int n)
{
    Console.WriteLine($"Выполняется задача {Task.CurrentId}");
    Console.WriteLine($"Квадрат числа {n} равен {n * n}");
    Thread.Sleep(2000);
}

В данном случае поскольку мы используем коллекцию объектов int, то и метод, который мы передаем в качестве второго параметра, должен в качестве параметра принимать значение int. Пример консольного вывода:

Выполняется задача 1
Выполняется задача 3
Квадрат числа 8 равен 64
Выполняется задача 4
Квадрат числа 3 равен 9
Выполняется задача 2
Квадрат числа 5 равен 25
Квадрат числа 1 равен 1

Выход из цикла

В стандартных циклах for и foreach предусмотрен преждевременный выход из цикла с помощью оператора break. В методах Parallel.ForEach и Parallel.For мы также можем, не дожидаясь окончания цикла, выйти из него:

ParallelLoopResult result = Parallel.For(1, 10, Square);
if (!result.IsCompleted)
    Console.WriteLine($"Выполнение цикла завершено на итерации {result.LowestBreakIteration}");

// вычисляем квадрат числа
void Square(int n, ParallelLoopState pls)
{
    if (n == 5) pls.Break();    // если передано 5, выходим из цикла

    Console.WriteLine($"Квадрат числа {n} равен {n * n}");
    Thread.Sleep(2000);
}

Здесь метод Square, который обрабатывает каждую итерацию, принимает дополнительный параметр - объект ParallelLoopState. И если счетчик в цикле достигнет значения 5, вызывается метод Break. Благодаря чему система осуществит выход и прекратит выполнение метода Parallel.For при первом удобном случае.

Методы Parallel.ForEach и Parallel.For возвращают объект ParallelLoopResult, наиболее значимыми свойствами которого являются два следующих:

• IsCompleted: определяет, завершилось ли полное выполнение параллельного цикла

• LowestBreakIteration: возвращает индекс, на котором произошло прерывание работы цикла

Так как у нас на индексе равном 5 происходит прерывание, то свойство IsCompleted будет иметь значение false, а LowestBreakIteration будет равно 5.