使用 Parallel 类进行多线程编码（上）

        用 C# 进行多线程编程有很多方式，比如使用 Thread 对象开启一个新线程，但这已经是一种落后的写法了，现在推荐的写法是使用 Parallel 类，它可以让我们像写传统代码一样编写多线程的程序，Parallel 类有三个常用的方法如下：

• Parallel.For()：开启多线程循环执行一段代码
• Parallel.ForEach()：开启多线程遍历处理一个对象集合
• Parallel.Invoke()：开启多线程执行多个方法

        下面我们来看看如何使用它们。 

1.Parallel.For()的使用

        新建一个.net6.0的 控制台应用项目，在项目根目录下新增类 ConcurrencyDemo.cs 用来演示，如下：

         在 ConcurrencyDemo.cs 中新增方法 ParallelForPrint()，其作用是调用 Parallel.For() 循环输出1～9，如下：

public void ParallelForPrint()
{
   Parallel.For(1, 10, i => {
      Console.WriteLine(string.Format("  i = {0}", i));
   });
}

        此方法有3个参数，第1个是循环的起始值，第2个是结束值，第3个是要执行的动作，这里用 Lambda 表达式输出 i.

        在 Program.cs 的 Main() 方法中调用，代码如下：

static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("Hello World!");

    ParallelDemo pdemo = new ParallelDemo();
    pdemo.ParallelForPrint();

    Console.ReadLine();
}

         编译后运行程序，得到如下结果：

        可以看到，并没有按顺序输出1~9，因为多线程的其中一个特点就是乱序执行，代码的执行顺序是不可控的。

        下面我们将方法稍作修改，并与 for 循环做一下对比，看使用 Parallel.For() 做多线程编程比用传统的 for 能快多少。

         编译后运行程序，得到如下结果：

         和我们期望的不一样，使用 Parallel.For() 花费了更多的时间。如果我们将循环的次数由 20000 改为 20 时候，结果如下：

        使用 Parallel.For() 花费的时间依然比 for 多。这说明 Parallel.For() 的使用是有条件的，如果循环内的代码运行的时间很短，它反而更慢，这是因为使用多线程的时候，线程的创建、撤销等是有时间开销的。

        下面我们再对方法做一下修改，在循环体内让当前线程休眠 10 毫秒，代码如下，看看会发生什么：

public void ParallelForCompareFor()
        {
            //计算 Parallel.For() 的时间
            int total1 = 0;
            Stopwatch watch1 = new Stopwatch();
            watch1.Start(); //开始计时
            Parallel.For(1, 20000, i => {
                total1 += i;
                Thread.Sleep(10);
            });
            watch1.Stop(); //结束计时
            Console.WriteLine(string.Format("  Parallel.For 循环花了 {0} 毫秒。",watch1.ElapsedMilliseconds));

            //计算 for() 的时间
            int total2 = 0;
            Stopwatch watch2 = new Stopwatch();
            watch2.Start(); //开始计时
            for(int j=1;j< 20000; j++)
            {
                total2 += j;
                Thread.Sleep(10);
            }
            watch2.Stop(); //结束计时
            Console.WriteLine(string.Format("  for 循环花了 {0} 毫秒。", watch2.ElapsedMilliseconds));
        }

         编译后运行结果如下：

         此时 Parallel.For() 的优势便体现出来了。继续将循环次数由 20000 改成 200，结果如下：

         使用 Parallel.For() 会快4倍左右。如果再进一步调整休眠时间为 1 毫秒，运行结果如下：

        从上面的演示可以看到，Parallel.For() 开启多线程比 for 快的前提是循环体中的代码执行要有一定的时间开销，否则是达不到更快的效果的。