c# 异步进阶———— paralel [二]

前言

简单整理一下paralel，以上是并行的意思。

正文

我们在工作中常常使用task await 和 async，也就是将线程池进行了封装，那么还有一些更高级的应用。

是对task的封装，那么来看下paralel。

static void Main(string[] args)
{
    var ints= Enumerable.Range(1, 100);
    var result = Parallel.ForEach(ints, arg =>
    {
        Console.WriteLine(arg);
    });

    Console.Read();
}

可以看到结果是并行的。

那么来看下实现机制。

public static ParallelLoopResult ForEach(IEnumerable source, Action body)
{
    if (source == null)
    {
        throw new ArgumentNullException(nameof(source));
    }
    if (body == null)
    {
        throw new ArgumentNullException(nameof(body));
    }

    return ForEachWorker(
        source, s_defaultParallelOptions, body, null, null, null, null, null, null);
}

进行参数检验，然后交给了ForEachWorker。

这是一个基本的代码思路，就是复杂的方法中可以先校验参数，然后具体实现交给另外一个方法。

然后通过不同的类型，进行分类:

然后看下具体实现是什么？

进去看就是一个taskreplicator:

看下run在做什么。

public static void Run(ReplicatableUserAction action, ParallelOptions options, bool stopOnFirstFailure)
{
    int maxConcurrencyLevel = (options.EffectiveMaxConcurrencyLevel > 0) ? options.EffectiveMaxConcurrencyLevel : int.MaxValue;

    TaskReplicator replicator = new TaskReplicator(options, stopOnFirstFailure);
    new Replica(replicator, maxConcurrencyLevel, CooperativeMultitaskingTaskTimeout_RootTask, action).Start();

    Replica nextReplica;
    while (replicator._pendingReplicas.TryDequeue(out nextReplica))
        nextReplica.Wait();

    if (replicator._exceptions != null)
        throw new AggregateException(replicator._exceptions);
}

1. 创建了一个taskreplictor，起到管理作用
2. 然后创建了一个Replica，然后这个start 是关键
3. 然后通过while，让每一个Replica 都运行完毕才推出，达到同步的效果

if (replicator._exceptions != null)
    throw new AggregateException(replicator._exceptions);

可以看一下这个，这个是一个比较好的技巧。如果一个运行管理，不用抛出异常，之间在管理中进行运行处理总结。

比如结果，异常等。

那么就看下这个start。

protected Replica(TaskReplicator replicator, int maxConcurrency, int timeout)
{
    _replicator = replicator;
    _timeout = timeout;
    _remainingConcurrency = maxConcurrency - 1;
    _pendingTask = new Task(s => ((Replica)s).Execute(), this);
    _replicator._pendingReplicas.Enqueue(this);
}

public void Start()
{
    _pendingTask.RunSynchronously(_replicator._scheduler);
}

将会运行Execute，是同步的，而不是异步的，也就是说第一个task将会运行在当前线程。

那么看Execute在做什么？

public void Execute()
{
    try
    {
        if (!_replicator._stopReplicating && _remainingConcurrency > 0)
        {
            CreateNewReplica();
            _remainingConcurrency = 0; // new replica is responsible for adding concurrency from now on.
        }

        bool userActionYieldedBeforeCompletion;

        ExecuteAction(out userActionYieldedBeforeCompletion);

        if (userActionYieldedBeforeCompletion)
        {
            _pendingTask = new Task(s => ((Replica)s).Execute(), this, CancellationToken.None, TaskCreationOptions.None);
            _pendingTask.Start(_replicator._scheduler);
        }
        else
        {
            _replicator._stopReplicating = true;
            _pendingTask = null;
        }
    }
    catch (Exception ex)
    {
        LazyInitializer.EnsureInitialized(ref _replicator._exceptions).Enqueue(ex);
        if (_replicator._stopOnFirstFailure)
            _replicator._stopReplicating = true;
        _pendingTask = null;
    }
}

一段一段分析：

if (!_replicator._stopReplicating && _remainingConcurrency > 0)
{
    CreateNewReplica();
    _remainingConcurrency = 0; // new replica is responsible for adding concurrency from now on.
}

这里当_replicator 也就是任务复制器没有停止的时候。这里有两种情况会停止，一种是任务完成，一种是任务异常且设置参数异常时候停止。

_remainingConcurrency 指的是副本数，默认是int.max。

那么就复制一个副本。

protected override void CreateNewReplica()
{
    Replica newReplica = new Replica(_replicator, _remainingConcurrency, GenerateCooperativeMultitaskingTaskTimeout(), _action);
    newReplica._pendingTask.Start(_replicator._scheduler);
}

复制完副本后，那么就开始运行我们的action了。

protected override void ExecuteAction(out bool yieldedBeforeCompletion)
{
    _action(ref _state, _timeout, out yieldedBeforeCompletion);
}

这里传入了timeout，这个timeout并不是我们限制我们单个task的运行时间，而是当运行到一定时候后，这个task就停止运行，然后另外启动一个副本。

if (CheckTimeoutReached(loopTimeout))
{
    replicationDelegateYieldedBeforeCompletion = true;
    break;
}

if (userActionYieldedBeforeCompletion)
{
    _pendingTask = new Task(s => ((Replica)s).Execute(), this, CancellationToken.None, TaskCreationOptions.None);
    _pendingTask.Start(_replicator._scheduler);
}
else
{
    _replicator._stopReplicating = true;
    _pendingTask = null;
}

这个是为了符合操作系统的调度思想，跑的越久的，基本上优先级会低些。

那么看下这个_action主要在做什么吧。

while (myPartition.MoveNext())
{
    KeyValuePair kvp = myPartition.Current;
    long index = kvp.Key;
    TSource value = kvp.Value;

    // Update our iteration index
    if (state != null) state.CurrentIteration = index;

    if (simpleBody != null)
        simpleBody(value);
    else if (bodyWithState != null)
        bodyWithState(value, state);
    else if (bodyWithStateAndIndex != null)
        bodyWithStateAndIndex(value, state, index);
    else if (bodyWithStateAndLocal != null)
        localValue = bodyWithStateAndLocal(value, state, localValue);
    else
        localValue = bodyWithEverything(value, state, index, localValue);

    if (sharedPStateFlags.ShouldExitLoop(index)) break;

    // Cooperative multitasking:
    // Check if allowed loop time is exceeded, if so save current state and return.
    // The task replicator will queue up a replacement task. Note that we don't do this on the root task.
    if (CheckTimeoutReached(loopTimeout))
    {
        replicationDelegateYieldedBeforeCompletion = true;
        break;
    }
}

就是拉取我们的enumerator的数据，然后simpleBody(value)，进行运行我们写的action。

总结一下，其实Parallel 核心就是一个任务复制器，然后创建多个副本，拉取我们的数据，进行执行我们设置的action。

里面的主要功能，Parallel做到了限制副本数，因为我们知道task并不是越多越好。

第二个，如果长时间运行，那么Parallel是做了优化的，当达到timeout的时候，那么会重新启动一个副本（可以理解为一个线程）

第三点，Parallel 有一个foreach 进行迭代器的处理，这里不仅仅是让任务可以并行。

而且具备c# foreach的基本功能。

static void Main(string[] args)
{
    var ints= Enumerable.Range(1, 100);
    var result = Parallel.ForEach(ints,    (arg, state)
        =>
    {
        if (state.IsStopped)
        {
            return;   
        }

        if (arg > 18)
        {
            state.Break();
        }
    });
    if (result.IsCompleted)
    {
        Console.WriteLine("完成");
    }
    Console.Read();
}

可以进行中断。

还有一个函数，那就是stop，这个stop 比break 停止的快，break 要记录出，最小中断位置。

而stop 就是立马停止下来。

结

在上述中，我们知道可以传递一个taskschedule进行，那么这个taskschedule 是干什么的，对我们的任务调度有什么影响呢？ 下一节，自我实现taskschedule。