c# 并发编程系列之三：使用 Parallel 类开始多线程编码之旅
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。
一、Parallel.For()的使用
新建一个.net core的 Console 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。
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 => { //循环 19999 次 total1 += i; }); 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++) //循环 19999 次 { total2 += j; } watch2.Stop(); //结束计时 Console.WriteLine(string.Format(" for 循环花了 {0} 毫秒。", watch2.ElapsedMilliseconds)); }
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.ParallelForCompareFor(); Console.ReadLine(); }
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，这一点在本系列中的第2篇中有过说明。
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。
二、Parallel.ForEach() 的使用
从 ForEach() 这个名字可以看出该方法是用来遍历泛型集合的，新建一个 ASP.NET Core 的项目，如下：
在 Index.cshtml.cs 文件中增加一个 UserInfo.cs 的类，代码如下：
public class UserInfo { public int UserId { get; set; } public string UserName { get; set; } }
在 Index.cshtml.cs 文件的 IndexModel 类中添加测试方法 ParallelForEachDemo()，代码如下：
public string DemoStr; //定义页面取值的变量 public void ParallelForEachDemo() { //构造泛型集合数据 List<UserInfo> userList = new List<UserInfo> { new UserInfo{ UserId=1,UserName="张三" }, new UserInfo{ UserId=2,UserName="李四" }, new UserInfo{ UserId=3,UserName="王五" }, new UserInfo{ UserId=4,UserName="赵六" }, new UserInfo{ UserId=5,UserName="大师兄" } }; //foreach 循环时间统计 string allName1 = string.Empty; Stopwatch sw1 = new Stopwatch(); sw1.Start(); //计时开始 foreach (UserInfo user in userList) { allName1 += user.UserName + ","; Thread.Sleep(10);//模拟一个耗时操作，以免看不到效果 } sw1.Stop(); //计时结束 //Parallel.ForEach 循环时间统计 string allName2 = string.Empty; Stopwatch sw2 = new Stopwatch(); sw2.Start(); //计时开始 Parallel.ForEach(userList, user => //多线程遍历 { allName2 += user.UserName + ","; Thread.Sleep(10);//模拟一个耗时操作，以免看不到效果 }); sw2.Stop(); //计时结束 //记录花费时间 DemoStr = string.Format("foreach 循环花费时间为：{0}，Parallel.ForEach 循环花费时间为：{1}", sw1.ElapsedMilliseconds, sw2.ElapsedMilliseconds); }
在 Index.cshtml.cs 中输出 DemoStr 变量的值，代码如下：
<div class="text-center"> <h1 class="display-4">Welcome</h1> <br /> <p> @Model.DemoStr </p> </div>
编译后运行，结果如下：
显然使用多线程更快，单线程和多线程的时间差距大概是5倍左右（不同CPU时间不同，这里仅代表本次执行结果）。
三、Parallel.Invoke() 的使用
在 Index.cshtml.cs 文件的 IndexModel 类中新增方法，分别访问 bing.com，360.cn，baidu.com 这3个网站，
然后统计响应的字符数，代码如下：
/// <summary> /// Thread.CurrentThread.ManagedThreadId 用于显示当前的线程ID /// </summary> /// <param name="from"></param> /// <param name="url"></param> public void CountString(string from, string url) { long cnt = 0; HttpWebRequest request = WebRequest.CreateHttp(url); //根据给定的网址创建一个请求 HttpWebResponse response = (HttpWebResponse)request.GetResponse(); //得到响应对象 cnt = response.ContentLength; //获取响应内容长度 //用table标签格式化输出便于查看 ContentStr += "<tr><td>" + from + "</td><td>" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + "</td>" + "<td>" + url + "</td><td>" + cnt + "</td></tr>"; return; }
单线程顺序执行3次函数：
/// <summary> /// 单线程执行3次函数取三个不同网址的内容 /// </summary> /// <returns></returns> public string SingleTotal() { Stopwatch sw1 = new Stopwatch(); sw1.Start(); CountString("single", "http://www.bing.com"); CountString("single", "http://www.360.cn"); CountString("single", "http://www.baidu.com"); sw1.Stop(); return sw1.ElapsedMilliseconds.ToString(); }
多线程并发执行3次函数：
public string MultiTotal() { Stopwatch sw2 = new Stopwatch(); sw2.Start(); // 使用Lambda表达式构造 Action，这里可以传多个方法来并行执行，不限于3个 Parallel.Invoke(
()=>CountString("Multi", "http://www.bing.com"), ()=>CountString("Multi", "http://www.360.cn"), ()=>CountString("Multi", "http://www.baidu.com")); sw2.Stop(); return sw2.ElapsedMilliseconds.ToString(); }
在 OnGet() 函数中分别调用单线程方法和多线程方法：
public string DemoStr; //定义页面取值的变量来显示执行时间 public string ContentStr; //定义页面取值变量来显示函数执行情况 public void OnGet() { string time1 = SingleTotal(); //单线程花费时间 string time2 = MultiTotal(); //多线程花费时间 DemoStr = string.Format("单线程花费时间为：{0}，多线程花费时间为：{1}", time1, time2); //用表格来展示数据更清晰 ContentStr = "<table border='1' width='600' style='margin:0 auto;'>" + "<tr><td>类型</td><td>线程ID</td><td>网址</td><td>响应内容长度</td></tr>" + ContentStr + "</table>"; }
在 Index.cshtml 中修改代码如下：
<div class="text-center"> <h1 class="display-4">Welcome</h1> <br /> <p> @Model.DemoStr </p> <br /> <p> @Html.Raw(Model.ContentStr) </p> </div>
编译后运行结果如下：
显然，使用多线程时花费的时间更少。
从表格的执行明细中也可以看到：使用多线程的时候3个方法分别是3个不同线程来执行的。
