Метод Parallel.ForEach() имеет множество перегрузок. Простейший вариант предполагает указание коллекции, реализующей IEnumerable<T>, и объекта Action<T>, описывающего тело цикла:

Parallel.ForEach(Directory.GetFiles(path, "*.jpg"),

image => Process(image));

Статический метод Parallel.Invoke() позволяет распараллелить исполнение блоков операторов. Часто в приложениях существуют такие последовательности операторов, для которых не имеет значения порядок выполнения операторов внутри них. В таких случаях вместо последовательного выполнения операторов друг за другом допустимо их параллельное выполнение, позволяющее сократить время решения задачи. В базовом варианте метод Invoke() принимает параметр-список объектов Action:

// используем Invoke() для параллельной загрузки файлов

Parallel.Invoke(

() => new WebClient().DownloadFile("http://www.linqpad.net", "lp.html"),

() => new WebClient().DownloadFile("http://www.jaoo.dk", "jaoo.html"));

Заметим, что каждый из методов For(), ForEach() и Invoke() может принимать аргумент типа ParallelOptions для настройки поведения метода.

33.3. Параллелизм при декларативной обработке данных

PLINQ (Parallel Language Integrated Query) – реализация LINQ, в которой запросы выполняются параллельно. PLINQ поддерживает большинство операторов LINQ to Objects и имеет минимальное влияние на существующую модель

LINQ.

Начнём рассмотрение PLINQ со следующего примера. Найдём все простые числа от 3 до 100000, используя простой алгоритм с операторами LINQ:

var numbers = Enumerable.Range(3, 100000 - 3); var parallelQuery =

from n in numbers.AsParallel()

where Enumerable.Range(2, (int) Math.Sqrt(n)).All(i => n%i > 0) select n;

var primes = parallelQuery.ToArray();

В приведённом фрагменте кода использовался метод AsParallel(). Это метод расширения из статического класса System.Linq.ParallelEnumerable. Метод AsParallel() конвертирует коллекцию IEnumerable<T> в коллекцию

ParallelQuery<T>. Класс ParallelEnumerable имеет набор методов расширения

для ParallelQuery<T>, соответствующих операторам LINQ, но использующих для выполнения механизм задач.

140

Кроме AsParallel(), класс ParallelEnumerable содержит ещё несколько особых методов:

1.AsSequential() – конвертирует объект ParallelQuery<T> в коллекцию

IEnumerable<T> так, что все запросы выполняются последовательно.

2.AsOrdered() – при параллельной обработке заставляет сохранять в ParallelQuery<T> порядок элементов (это замедляет обработку).

3.AsUnordered() – при параллельной обработке позволяет игнорировать в ParallelQuery<T> порядок элементов (отмена вызова AsOrdered()).

4.WithCancellation() – устанавливает для ParallelQuery<T> указанное

значение токена отмены.

5. WithDegreeOfParallelism() – указывает для ParallelQuery<T>, на сколь-

ко параллельных частей нужно разбивать коллекцию для обработки.

6.WithExecutionMode() – задаёт опции выполнения параллельных запросов

ввиде перечисления ParallelExecutionMode.

Приведём ещё один пример использования PLINQ. Будем вычислять времени отклика от шести заданных сайтов. При этом явно установим степень параллелизма. В примере используется класс Ping из пространства имён

System.Net.NetworkInformation.

var siteNames = new[] {"www.tut.by", "habrahabr.ru", "www.oreilly.com", "www.google.com", "www.takeonit.com", "stackoverflow.com"};

var pings = from site in siteNames.AsParallel()

.WithDegreeOfParallelism(6) let p = new Ping().Send(site)

select new {site, Time = p.RoundtripTime};

foreach (var ping in pings)

{

Console.WriteLine("Site {0} has ping {1}", ping.site, ping.Time);

}

33.4. Обработка исключений и отмена выполнения задач

Создание параллельных приложений требует особых подходов при обработке исключительных ситуаций и прерывании работы задач. Исключительные ситуации могут возникнуть одновременно в разных потоках, а их обработка может выполняться в отдельном потоке. Задачи могут образовывать цепочку выполнения, а, значит, отмена одной задачи должна вести к отмене всех следующих задач цепочки.

В библиотеке параллельных расширений используются следующие принципы работы с исключительными ситуациями:

– при возникновении исключения в задаче (как созданной явно, так и порождённой неявно, например, методом Parallel.For()) это исключение обра-

141

батывается средствами библиотеки (если перехват не был предусмотрен программистом) и направляется в ту задачу, которая ожидает завершения данной;

–при параллельном возникновении нескольких исключений все они собираются в единое исключение System.AggregateException, которое переправляется далее по цепочке вызовов задач;

–если возникла в точности одна исключительная ситуация, то на её основе будет создан объект AggregateException в целях единообразной обработки всех исключительных ситуаций.

Исключительные ситуации типа AggregateException могут возникать при работе со следующими конструкциями библиотеки параллельных расширений:

1. Класс Task – исключения, возникшие в теле задачи, будут повторно возбуждены в месте вызова метода Wait() данной задачи. Кроме того, исключение доступно через свойство Exception объекта Task.

2. Класс Task<T> – исключения, возникшие в теле задачи, будут повторно возбуждены в месте вызова метода Wait() или в месте обращения к экземпляр-

ному свойству Task<T>.Result.

3. Класс Parallel – исключения могут возникнуть в параллельно исполняемых итерациях циклов Parallel.For() и Parallel.ForEach() или в параллельных блоках кода при работе с Parallel.Invoke().

4. PLINQ – из-за отложенного характера исполнения запросов, исключения обычно возникают на этапе перебора элементов, полученных по запросу.

В библиотеке параллельных расширений применяется особый подход для выполнения отмены задач. Отметим, что многие методы задач, упоминавшиеся выше, принимают в качестве аргумент значение типа CancellationToken. Это так называемый токен отмены – своеобразный маркер того, что задачу можно

отменить. Класс System.Threading.CancellationTokenSource содержит свой-

ство Token для получения токенов отмены и метод Cancel() для отмены выполнения всех задач, использующих общий токен.

В следующем фрагменте кода демонстрируется типичный сценарий использования токенов отмены: вначале создаётся CancellationToken, затем его токен назначается задачам, а потом вызывается метод Cancel(), прерывающий выполнение всех задач:

//создаём токен и используем его в двух задачах var token = new CancellationTokenSource();

//используем токен в двух задачах

new Task(SomeMethod, token.Token).Start(); Task.Factory.StartNew(OtherMethod, token.Token);

// в нужный момент отменяем обе задачи token.Cancel();

142

33.5. Коллекции, поддерживающие параллелизм

Библиотека параллельных расширений содержит набор классов, представляющих коллекции с различным уровнем поддержки параллелизма. Указанные классы сосредоточены в пространстве имён System.Collections.Concurrent.

Класс BlockingCollection<T> является реализацией шаблона «поставщикпотребитель». Этот класс реализует интерфейсы IEnumerable<T>, ICollection, IDisposable и имеет собственные элементы, описанные в табл. 21.

Таблица 21

Продемонстрируем работу с BlockingCollection<T>, используя десять задач в качестве поставщика и одну в качестве потребителя:

BlockingCollection<int> bc = new BlockingCollection<int>(); for (int producer = 0; producer < 10; producer++)

{

Task.Factory.StartNew(() =>

{

Random rand = new Random(); for (int i = 0; i < 5; i++)

143