Parallel.ForEach() 并行循环

现在的电脑几乎都是多核的,但在软件中并还没有跟上这个节奏,大多数软件还是采用传统的方式,并没有很好的发挥多核的优势。
微软的并行运算平台(Microsoft’s Parallel Computing Platform (PCP))提供了这样一个工具,让软件开发人员可以有效的使用多核提供的性能。
Parallel.ForEach()和Parallel.For()就是微软并发类的成员。
今天做了一个简单的测试,我的电脑是双核的,效果还是比较明显的。
一般的for和foreach循环用时都在10秒钟;并发for循环在0.5秒,并发foreach在0.1秒钟。

但是并发循环不能滥用,在简单的少次数循环下,并发循环可能会体现不出其优势。
下面是简单的测试代码:
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;


namespace parallelForeach
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            DateTime startTime;
            TimeSpan resultTime;
            List<entityA> source = new List<entityA>();
            for (int i = 0; i < 100; i++)
            {
                source.Add(new entityA
                {
                    name = "悟空" + i,
                    sex = i % 2 == 0 ? "男" : "女",
                    age = i
                });
            }
            startTime = System.DateTime.Now;
            loop1(source);
            resultTime = System.DateTime.Now - startTime;
            Console.WriteLine("一般for循环耗时:" + resultTime);
            startTime = System.DateTime.Now;
            loop2(source);
            resultTime = System.DateTime.Now - startTime;
            Console.WriteLine("一般foreach循环耗时:" + resultTime);
            startTime = System.DateTime.Now;
            loop3(source);
            resultTime = System.DateTime.Now - startTime;
            Console.WriteLine("并行for循环耗时:" + resultTime.Milliseconds);
            startTime = System.DateTime.Now;
            loop4(source);
            resultTime = System.DateTime.Now - startTime;
            Console.WriteLine("并行foreach循环耗时:" + resultTime.Milliseconds);
            Console.ReadLine();
        }

//普通的for循环
        static void loop1(List<entityA> source)
        {
            int count = source.Count();
            for (int i = 0; i < count; i++)
            {
                System.Threading.Thread.Sleep(100);
            }
        }

//普通的foreach循环
        static void loop2(List<entityA> source)
        {
            foreach (entityA item in source)
            {
                System.Threading.Thread.Sleep(100);
            }
        }

//并行的for循环
        static void loop3(List<entityA> source)
        {
            int count = source.Count();
            Parallel.For(0, count, item =>
            {
                System.Threading.Thread.Sleep(100);
            });
        }

//并行的foreach循环
        static void loop4(List<entityA> source)
        {
            Parallel.ForEach(source, item =>
            {
                System.Threading.Thread.Sleep(100);
            });
        }
    }

//简单的实体
    class entityA
    {
        public string name { set; get; }
        public string sex { set; get; }
        public int age { set; get; }
    }
}

<think> 我们正在讨论的是C#中的Parallel.ForEach,而非OpenCV的MSE。用户之前询问了OpenCV的MSE,但现在切换到了C#的并行循环。 根据引用[1]和[2],Parallel.ForEach用于并行迭代集合中的每个元素,利用多线程提高处理效率。 引用[3]提醒我们,迭代的并行执行不是绝对的,需注意线程安全问题。 因此,回答应聚焦于Parallel.ForEach的作用: 1. 基本作用:并行处理集合元素,提升性能(特别是计算密集型或IO密集型操作)。 2. 实现原理:使用多个线程同时处理集合的不同部分。 3. 注意事项:线程安全、并行执行的不确定性。 回答结构: 1. 定义和作用:简要说明Parallel.ForEach是什么,用于什么场景。 2. 工作原理:解释其如何实现并行。 3. 使用示例:提供一个简单的C#代码示例(如并行计算一组数字的平方)。 4. 注意事项:提及线程安全和执行顺序问题(引用[3])。 5. 适用场景:列举适合使用Parallel.ForEach的情况(如大数据处理、独立任务)。 注意:回答必须用中文,代码块标注语言为csharp,数学公式按规则书写(但此问题可能不涉及公式)。 生成相关问题:围绕并行编程、性能优化、线程安全等。 引用标识:在引用处添加[^1][^2][^3]。 </think> ### Parallel.ForEach的作用 `Parallel.ForEach`是C#中`System.Threading.Tasks.Parallel`类提供的方法,其核心作用是**并行迭代集合中的元素**,利用多线程机制提升数据处理效率,尤其适用于计算密集型任务或处理大规模数据集合。以下是具体作用分析: 1. **并行处理优化性能** - 传统`foreach`循环是单线程顺序执行,而`Parallel.ForEach`将集合分割成多个子集,分配至不同线程同时处理。 - 例如:处理10000个元素时,若系统有4个逻辑核心,任务可能被拆分为4个并行执行的子任务[^2]。 - 数学表达:若单次迭代耗时为$T$,元素数为$N$,并行线程数为$K$,则理论加速比为: $$ S = \frac{T \cdot N}{T \cdot \frac{N}{K}} = K $$ (实际受限于线程调度开销和资源竞争)。 2. **适用场景** - **计算密集型任务**:如图像处理、数值计算(矩阵运算、统计分析)。 - **I/O密集型操作**:批量读写文件或网络请求(需异步优化避免阻塞线程池)。 - **大规模数据处理**:遍历大型数据集(数据库记录、日志文件)[^1][^2]。 3. **基础语法示例** ```csharp using System.Threading.Tasks; List<int> numbers = Enumerable.Range(1, 1000000).ToList(); // 并行计算每个元素的平方 Parallel.ForEach(numbers, num => { int square = num * num; // 其他处理逻辑 }); ``` 4. **关键注意事项** - **线程安全性**: 共享资源(如全局变量)需通过`lock`或线程安全集合(如`ConcurrentBag<T>`)避免竞态条件[^3]。 - **执行不确定性**: 迭代顺序非固定,结果依赖执行时序(如并行修改集合会导致异常)[^3]。 - **资源管理**: 默认使用线程池,过度并行可能引发资源耗尽或性能下降,可通过`ParallelOptions`限制最大并发度。 > ⚠️ **重要提示**:并行化未必总是提速。若单次迭代极快或任务间强依赖,线程调度开销可能抵消收益,需实际测试验证[^3]。 --- ### 相关问题 1. `Parallel.ForEach`在处理共享资源时如何避免竞态条件? 2. 什么情况下使用`Parallel.ForEach`反而会降低性能? 3. C#中除了`Parallel.ForEach`,还有哪些并行编程模型? [^1]: Parallel.ForEach 是 C# 中 System.Threading.Tasks.Parallel 类提供的一个方法,用于并行地迭代集合中的每一个元素。 [^2]: Parallel.ForEach 方法允许多个线程同时处理集合中的元素,从而提高程序的执行效率。 [^3]: 不要假设Parallel.For或Parallel.ForEach的迭代将始终并行执行,需注意线程相似性问题。
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