НОУ ИНТУИТ | Основы параллельного программирования с использованием Visual Studio 2010. Лекция 11: Параллельные коллекции. Низкоуровневая синхронизация

Учитесь и получайте официальные документы БЕСПЛАТНО. Вы можете поддержать наш проект.

Твой путь к знаниям!

Томский политехнический университет

Опубликован: 23.01.2013 | Доступ: свободный | Студентов: 1157 / 192 | Длительность: 12:09:00

Специальности: Программист, Архитектор программного обеспечения

Теги: высокопроизводительные вычисления, многозадачность, многоядерные процессоры, распараллеливание, распределенные вычисления

|

Вам нравится? Нравится 27 студентам

| Поделиться |

Поддержать курс

| Скачать электронную книгу

SpinWait

SpinWait - это тип синхронизации, который используется в низкоуровневых сценариях, чтобы избежать ресурсоемких переключений контекста и переходов в режим ядра, необходимых для событий ядра. Структуру SpinWait также можно использовать самостоятельно для базовых функций цикла в одной программе. При этом следует отметить, что структура SpinWait предназначен для обеспечения производительного параллелизма, сама по себе эта структура не является потокобезопасной, и поэтому каждый поток должен использовать свою копию этой структуры.

Существует два способа использования структуры SpinWai:

Первый способ - использовать метод SpinUntil:

bool _proceed;
void Test()
{
  SpinWait.SpinUntil (() => { Thread.MemoryBarrier(); return _proceed; });
}

Второй способ - создание экземпляра класса SpinWait с последующим вызовом метода SpinOnce() в цикле:
```
bool _proceed;
void Test()
{
  var spinWait = new SpinWait();
  while (!_proceed) { Thread.MemoryBarrier(); spinWait.SpinOnce(); }
  ...
}
```

Основные свойства и методы структуры SpinWait представлены в Табл. 15.2.

Таблица 15.2. Основные свойства и методы SpinWait
Имя	Описание
Count	Получает число раз, которое SpinOnce был вызван для этого экземпляра.
NextSpinWillYield	Получает значение, показывающее, даст ли следующий вызов к SpinOnce
SpinOnce	Выполняет одну прокрутку.
Reset	Сбрасывает подсчет прокруток.
SpinUntil (Func<Boolean>)	Выполняет прокрутки до удовлетворения заданного условия.

Пример использования структуры SpinWait представлен ниже:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Threading;
namespace SpinWaitExample
{
    class Program
    {
    static bool someBoolean = false;
       static int num = 0;
       static void Main()
       {
           // создаем задачу, которая будет выполняться пока переменной someBoolean
     не присвоится значение true
           Task t1 = Task.Factory.StartNew(() =>
           {
               SpinWait sw = new SpinWait();
               while (!someBoolean)
               {
                   // NextSpinWillYield возвращает значение true если
                   // вызов метода sw.SpinOnce()даст доступ к процессору, 
                   // запуская обязательное переключение контекста.
                   if (sw.NextSpinWillYield) num++;
                sw.SpinOnce();
               }
               Console.WriteLine("SpinWait вызывается {0} раз, 
    переменная вызывается {1} раз", sw.Count, num);
           });
           // создаем вторую задачу которая ожидает 100 мс, пока переменной someBoolean 
    не присвоится значение true
           Task t2 = Task.Factory.StartNew(() =>
           {
               Thread.Sleep(100);
               someBoolean = true;
           });
           // ожидаем выполнение всех задач
           Task.WaitAll(t1, t2);
           Console.ReadLine();
       }
    }

увеличить изображение
Рис. 15.2. Результат выполнения программы использующую для синхронизации структуру SpinWait

Параллельные коллекции

ConcurrentQueue

ConcurrentQueue представляет собой потокобезопасную коллекцию, обслуживаемую по принципу "первым поступил - первым обслужен" (FIFO). Этот класс коллекции реализован со свободным от блокировок алгоритмом и использует 32 массива, которые внутренне скомбинированы в связный список. Для доступа к элементам очереди применяются методы, представленные в Табл. 15.3. Имена этих методов схожи с методами коллекции Queue, но с добавлением префикса Try к тем из них, которые могут дать сбой. Поскольку этот класс реализует интерфейс IProducerConsumerCollection, методы TryAdd() и TryTake() аналогичны вызовам методов Enqueue() и TryDequeue().

Таблица 15.3. Основные методы коллекции ConcurrentQueue
Имя	Описание
Enqueue(T)	Добавляет объект в конец коллекции
TryPeek(out T)	Пытается удалить и вернуть объект, находящийся в начале коллекции
TryDequeue(out T)	Пытается вернуть объект из начала коллекции

Пример использования коллекции ConcurrentQueue представлен ниже:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Collections;
namespace ConcurrentQueueExample
{
    class Program
    {
    
        static void Main(string[] args)
        {
            // создаем коллекцию
            ConcurrentQueue<int> sharedQueue = new ConcurrentQueue<int>();
            // заполняем коллекцию в цикле с помощью метода Enqueue
            for (int i = 0; i < 1000; i++)
            {
                sharedQueue.Enqueue(i);
            }
            // объявляем переменную-счетчик количества обработанных элементов
            int itemCount = 0;
            // создаем список задач
            Task[] tasks = new Task[10];
            for (int i = 0; i < tasks.Length; i++)
            {
                // создаем задачу
                tasks[i] = new Task(() =>
                {
                    while (sharedQueue.Count > 0)
                    {
                        Thread.Sleep(10);
                       //объявляем переменную для запросов удаления из очереди
                        int queueElement;
                        // удаляем элемент из коллекции с помощью метода TryDequeue
                        bool gotElement = sharedQueue.TryDequeue(out queueElement);
                        // увеличиваем значение переменной и сохраняем результат
                         if (gotElement)
                        {
                        Interlocked.Increment(ref itemCount); 
                        } 
                    }
                    }
                });
                // запускаем новую задачу
                tasks[i].Start();
            }
                // ожидаем завершения всех задач
                Task.WaitAll(tasks);
                // выводим на экран отчет о количестве обработанных элементов
                Console.WriteLine("Обработанно элементов: {0}", itemCount);
                 Console.ReadLine();
        }
    }
}

увеличить изображение
Рис. 15.3. Результат выполнения программы использующую коллекцию ConcurrentQueue

Дальше >>

Авторизоваться

Основы параллельного программирования с использованием Visual Studio 2010

Параллельные коллекции. Низкоуровневая синхронизация

SpinWait

Параллельные коллекции

ConcurrentQueue

Вопросы и ответы