29.2　Parallel类

Parallel类是继Task类后的另一个重要类型，它位于System.Threading.Tasks命名空间中，主要功能如下：

❑提供并行循环支持，形式上类似于for、foreach循环，但却有本质的不同。

❑让一组操作以并行的方式执行，但并不能保证操作一定是并行执行的。另外，该组操作的执行顺序也不能控制。

Parallel是一个静态类，它只包含方法成员，并且所有成员也都是静态的，其中绝大部分静态方法都是并行迭代（For和ForEach）的多个重载版本，每个重载版本对迭代的控制和状态操作有不同的控制能力。例如，可以停止或中断循环执行、监视其他线程上循环的状态、维护线程本地状态、完成线程本地对象、控制并发程度等，这些都可以通过一些具有设置功能的参数实现。例如ParallelOptions可以配置方法的操作选项，更多关于并行操作控制的内容请参考29.6.1节。下面列出的是Parallel类提供的一些主要方法，其中For和ForEach只列举了一个重载作为代表，更多信息请参考MSDN文档。

❑public static ParallelLoopResult For（int fromInclusive，int toExclusive，Action＜int＞body）；

此重载可以并行执行for循环，可能会并行运行迭代，但不一定。其中，fromInclusive是开始索引，toExclusive是结束索引，body则是一个泛型委托，每次迭代都会执行该委托。该委托的签名如下所示：

public delegate void Action＜T＞（T obj）；

❑public static ParallelLoopResult ForEach＜TSource＞（IEnumerable＜TSource＞source，Action＜TSource＞body）；

可以对IEnumerable＜TSource＞类型执行foreach迭代操作，可能会并行运行迭代。类型参数TSource是集合中的元素类型，source是要迭代的集合，body是Action＜T＞委托类型（其签名如前面所示），每次迭代都会执行此委托。

❑public static void Invoke（params Action[]actions）；

尽可能并行执行每个操作，但并不能保证一定并行执行，操作的执行顺序也不能控制。其中actions是要执行的Action数组，Action是委托类型，其签名如下所示。

public delegate void Action（）；

❑public static void Invoke（ParallelOptions parallelOptions，params Action[]actions）；

尽可能并行执行每个操作，但用户可以对操作进行更多的控制，例如取消操作。这种控制是通过parallelOptions实现的。actions参数同上，是要执行的Action数组。

从For和ForEach方法的签名可以发现一个共同之处，那就是它们的返回值都是ParallelLoopResult，它是一个结构类型，如代码清单29-2所示。

代码清单29-2　ParallelLoopResult结构源代码

public struct ParallelLoopResult

{

internal bool m_completed；

internal long?m_lowestBreakIteration；

public bool IsCompleted

{

get

{

return this.m_completed；

}

}

public long?LowestBreakIteration

{

get

{

return this.m_lowestBreakIteration；

}

}

}

此结构类型的主要功能是提供Parallel循环的完成状态，它只有两个属性：IsCompleted和LowestBreakIteration，这两个属性的说明如表29-2所示。

如果IsCompleted返回true，则循环运行已完成；如果IsCompleted返回false，并且LowestBreakIteration返回非null，表示使用Stop提前结束循环；如果IsCompleted返回false，并且LowestBreakIteration返回非null整数值，表示使用Break提前结束循环。此外，未捕获的异常也会导致并行循环中止，此时ParallelLoopState的IsExceptional属性为true。

代码清单29-1　中已经演示了For方法的基本用法，接下来将重点介绍一些比较有代表性的For方法的重载版本。

29.2.1　For方法重载一

第一个重载：For（Int32，Int32，Action＜Int32，ParallelLoopState＞），其完整签名如下：

public static ParallelLoopResult For（int fromInclusive，

int toExclusive，

Action＜int，ParallelLoopState＞body）；

通过此重载版本可学到的知识如下：

❑此重载的body参数的类型与之前的不同，这里使用的是具有2个参数的Action＜T1，T2＞委托类型，其签名如下：

public delegate void Action＜T1，T2＞（T1 arg1，T2 arg2）；

❑在此重载版本中，T1的类型实参是int，T2的类型实参是ParallelLoopState，因此这实际上是一个Action＜int，ParallelLoopState＞委托，此委托中的第2个参数是ParallelLoopState类型的实例，此实例由Parallel类创建并提供给每个循环，通过ParallelLoopState的实例可以在迭代之间进行交互。

在代码清单29-3中，主要展示了返回类型ParallelLoopResult和Action＜int，ParallelLoopState＞委托中ParallelLoopState类型实参的用法。

代码清单29-3　For（Int32，Int32，Action＜Int32，ParallelLoopState＞）重载示例代码

using System；

using System.Threading；

using System.Threading.Tasks；

namespace ProgrammingCSharp4

{

class ParallelSample

{

static void Main（string[]args）

{

ParallelLoopResult result=Parallel.For（0，100，（i，state）=＞

{

Console.WriteLine（"[{0}]Thread[{1}]：{2}"，

DateTime.Now.ToString（"hh：mm：ss fff"），

Thread.CurrentThread.ManagedThreadId，i）；

if（i==5）

{

state.Break（）；

}

}）；

Console.WriteLine（"result.IsCompleted={0}"，

result.IsCompleted）；

Console.WriteLine（"result.LowestBreakIteration={0}"，

result.LowestBreakIteration）；

}

}

}

为了更详细地说明问题，我们特别将输出时间精确到了毫秒，上述代码的运行结果如下：

[05:58:15 887]Thread[1]：0

[05:58:15 887]Thread[3]：1

[05:58:15 934]Thread[3]：4

[05:58:15 934]Thread[1]：2

[05:58:15 934]Thread[1]：3

[05:58:15 887]Thread[4]：50

result.IsCompleted=False

result.LowestBreakIteration=4

请按任意键继续……

我们在示例代码中设定，当i值等于5时，调用state参数的Break方法。但是从结果来看，循环却执行了6次，这并不奇怪，因为Break方法将通知For操作当前迭代后的迭代不需要执行。其中当Break方法调用时迭代停止的时间为：

[05:58:15 934]Thread[3]：4

仔细观察，线程4是在此时间之前执行的，并不是在Break调用后，因此它也被输出了：

[05:58:15 887]Thread[4]：50