Parallel LINQ (PLINQ)

Введение в PLINQ

PLINQ (Параллельный LINQ) - это распараллеленная реализация LINQ. Запросы PLINQ схожи с не параллельными запросами LINQ, основное отличие этих запросов заключается в том, что PLINQ полностью использует возможности всех процессоров в системе. Результаты запросов PLINQ, также как и последовательные запросы LINQ, возвращают тип IEnumerable<T>, данный результат достигается путем разделения источника данных на сегменты и параллельной обработки запроса каждого сегмента в отдельном рабочем потоке на нескольких процессорах.

Благодаря PLINQ в значительной степени увеличивается производительность по сравнению с устаревшим кодом. Однако параллелизм может привести к появлению собственных сложностей, и не все операции запросов выполняются быстрее в PLINQ.

Все основные методы PLINQ содержаться в классе System.Linq.ParallelEnumerable - пространства имен System.Linq компилируются в сборку System.Core.dll. Данный класс включает в себя, реализации всех стандартных операторов запросов, поддерживаемых LINQ to Objects.

Кроме стандартных операторов-запросов класс ParallelEnumerable содержит набор методов, которые обеспечивают поведения, характерные для параллельного выполнения. Эти методы представлены в Табл. 11.2.

Метод AsParallel

Метод AsParallel() - это некая входная точка в использовании запросов PLINQ. Он преобразует последовательность данных в ParallelQuery. Механизм LINQ обнаруживает использование ParallelQuery в качестве источника в запросе и переключается на выполнение PLINQ автоматически. Метод AsParallel() несколько типов перегрузки, которые представлены ниже:

• Первый тип работает с использованием IEnumerable <TSource> и возвращает экземпляр ParallelQuery <TSource>, который может быть использован в качестве основы запроса PLINQ:

  public static ParallelQuery<TSource> AsParallel<TSource>(
  this IEnumerable<TSource> source 
  )
• Второй тип создает экземпляр ParallelQuery из IEnumerable и предназначен для поддержки унаследованных коллекций, таких как System.Collections.ArrayList. Объект ParallelQuery не является строго типизированным и не может использоваться в качестве основы запроса PLINQ без преобразования в ParallelQuery:

  public static ParallelQuery AsParallel(
  this IEnumerable source
  )

Оба типа возвращают исключение вида ArgumentNullException.

Пример использования PLINQ запроса

Что бы преобразовать LINQ в PLINQ, в запросе LINQ достаточно вызвать метод AsParallel() в LINQ запросе. В следующем примере находятся числа в диапазоне от 1 до 100000, кратные двум с помощью неоптимизированного параллельного алгоритма:

var source = Enumerable.Range(1, 100000);
            var parallelQuery = from num in source.AsParallel()
                                where num % 2 == 0
                                select num;
  foreach (var n in parallelQuery)
            {
                Console.WriteLine(n);
            }
            Console.ReadLine();

Этот же запрос можно было записать с использованием лямда-выражения:

var parallelQuery = source.AsParallel().Where(n => n % 2 == 0).Select(n => n);

увеличить изображение
Рис. 11.5. Результаты выполнения запроса PLINQ

Существует ряд причин, по которым, PLINQ не используется по умолчанию. Первое, использование PLINQ целесообразно использовать при наличии значительного количества вычислительных задач, распределенных по рабочим потокам. Многие запросы LINQ выполняются очень быстро, и распараллеливание не только не нужно, но и нецелесообразно, так как накладные расходы на разделение данных, объединения результатов и координацию дополнительных потоков могут, на самом деле, только ухудшить производительность. В следующем списке описаны формы запросов, которые PLINQ по умолчанию будет выполнять в последовательном режиме:

• Запросы, которые содержат индексированный Where, индексированный SelectMany или ElementAt после оператора упорядочивания или фильтрации, который удаляет или переупорядочивает исходные индексы.
• Запросы, которые содержат оператор Take, TakeWhile, Skip, SkipWhile и в которых индексы в исходной последовательности не находятся в исходном порядке.
• Запросы, которые содержат Zip или SequenceEquals за исключением, когда один из источников данных содержит изначально упорядоченный индекс, а другие источники данных можно проиндексировать (то есть массив или IList(T)).
• Запросы, которые содержат Concat, за исключением случая, если они применяются к индексируемым источникам данных.
• Запросы, которые содержат Reverse, за исключением случая, если они применяются к индексируемым источникам данных.