C#.net多线程

Question

我正在实验如何在一个名为Grasshopper的包中使用C#.net优化一些数学操作(Rhino3D的一部分)。操作非常简单，但必须执行的列表很大，而且可能会变得更大。

我使用的是Parallel.ForEach和C#脚本中的列表，最终结果的数量低于预期。这很可能是因为list.add并不是线程安全的(或者在我正在构建的软件中也不是线程安全的)。

  private void RunScript(double z, int x, List<double> y, ref object A)
  {
    List<double> temp = new List<double>();
    double r;
    System.Threading.Tasks.Parallel.ForEach(y, numb =>
      {
      r = Math.Pow((numb * x), z);
      temp.Add(r);
      });
    A = temp;

请帮助我找出一种简单而高效的方法，使用CPU多线程(或者如果您对GPU CUDA有建议)在数百个值上运行这个简单的数学操作。

我希望这个晦涩而具体的软件不会困扰您，因为据我所知，它的性能与普通的C#.Net/Python/VB.Net相同。

Answer 1

你猜对了，List<T>并不是线程安全的.必须同步对其任何实例的访问。

一种选择是简单地在每个任务中同步：

private void RunScript(double z, int x, List<double> y, ref object A)
{
    List<double> temp = new List<double>();
    object l = new object();
    System.Threading.Tasks.Parallel.ForEach(y, numb =>
    {
      double r = Math.Pow((numb * x), z);
      lock (l) temp.Add(r);
    });
    A = temp;
}

注意：您的代码中也有另一个bug。您在所有任务中共享相同的r变量，这可能导致对结果添加两次或更多次相同的值，而忽略其他值。通过简单地将变量声明移动到用于ForEach()调用的匿名方法的主体，我修复了这个错误。

另一种选择是认识到预先知道将有多少结果，因此可以简单地初始化一个足够大的数组，以包含所有结果：

private void RunScript(double z, int x, List<double> y, ref object A)
{
    double[] results = new double[y.Count];
    System.Threading.Tasks.Parallel.For(0, y.Count, i =>
    {
      // read-only access of `y` is thread-safe:
      results[i] = Math.Pow((y[i] * x), z);
    });
    A = new List<double>(results);
}

没有两个线程会尝试访问results数组中的相同元素，而且数组本身也不会改变(即重新分配)，因此这是完全安全的线程。

以上假设确实需要一个List<double>作为输出对象。当然，如果一个数组令人满意，那么您可以将results分配给A，而不是将它传递给List<T>构造函数，以便在最后创建一个全新的对象。

Answer 2

一个更简单的解决方案可能是使用.AsParallel()并处理生成的ParallelEnumerable：

private void RunScript(double z, int x, List<double> y, ref object A)
{
    A = y
        .AsParallel().AsOrdered()
        .Select(elem => Math.Pow((elem * x), z))
        .ToList();
}

Answer 3

以下是另一种选择：

    private void RunScript(double z, int x, List<double> y, ref object A) {
        var temp = new System.Collections.Concurrent.BlockingCollection<double>();
        System.Threading.Tasks.Parallel.ForEach(y, numb => {
            double r = Math.Pow((numb * x), z);
            temp.Add(r);
        });
        A = temp; // if needed you can A = temp.ToList();
        }

Peter很好地描述了代码中的问题，我认为他建议的第二个函数可能是最好的选择。尽管如此，看到替代方案并了解到.NET框架包含并发安全集合还是很好的。