8天玩转并行开发——第五天 同步机制(下)

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8天玩转并行开发——第五天 同步机制(下)

杰克.陈 2015-01-16 10:49:00 浏览839
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原文:8天玩转并行开发——第五天 同步机制(下)

   

     承接上一篇,我们继续说下.net4.0中的同步机制,是的,当出现了并行计算的时候,轻量级别的同步机制应运而生,在信号量这一块

出现了一系列的轻量级,今天继续介绍下面的3个信号量 CountdownEvent,SemaphoreSlim,ManualResetEventSlim。

 

一:CountdownEvent

     这种采用信号状态的同步基元非常适合在动态的fork,join的场景,它采用“信号计数”的方式,就比如这样,一个麻将桌只能容纳4个

人打麻将,如果后来的人也想搓一把碰碰运气,那么他必须等待直到麻将桌上的人走掉一位。好,这就是简单的信号计数机制,从技术角

度上来说它是定义了最多能够进入关键代码的线程数。

     但是CountdownEvent更牛X之处在于我们可以动态的改变“信号计数”的大小,比如一会儿能够容纳8个线程,一下又4个,一下又10个,

这样做有什么好处呢?还是承接上一篇文章所说的,比如一个任务需要加载1w条数据,那么可能出现这种情况。

 

加载User表:         根据user表的数据量,我们需要开5个task。

加载Product表:    产品表数据相对比较多,计算之后需要开8个task。

加载order表:       由于我的网站订单丰富,计算之后需要开12个task。

 

先前的文章也说了,我们需要协调task在多阶段加载数据的同步问题,那么如何应对这里的5,8,12,幸好,CountdownEvent给我们提供了

可以动态修改的解决方案。

  1 using System.Collections.Concurrent;
2 using System.Threading.Tasks;
3 using System;
4 using System.Diagnostics;
5 using System.Collections.Generic;
6 using System.Linq;
7 using System.Threading;
8
9 class Program
10 {
11 //默认的容纳大小为“硬件线程“数
12 static CountdownEvent cde = new CountdownEvent(Environment.ProcessorCount);
13
14 static void Main(string[] args)
15 {
16 //加载User表需要5个任务
17 var userTaskCount = 5;
18
19 //重置信号
20 cde.Reset(userTaskCount);
21
22 for (int i = 0; i < userTaskCount; i++)
23 {
24 Task.Factory.StartNew((obj) =>
25 {
26 LoadUser(obj);
27 }, i);
28 }
29
30 //等待所有任务执行完毕
31 cde.Wait();
32
33 Console.WriteLine("\nUser表数据全部加载完毕!\n");
34
35 //加载product需要8个任务
36 var productTaskCount = 8;
37
38 //重置信号
39 cde.Reset(productTaskCount);
40
41 for (int i = 0; i < productTaskCount; i++)
42 {
43 Task.Factory.StartNew((obj) =>
44 {
45 LoadProduct(obj);
46 }, i);
47 }
48
49 cde.Wait();
50
51 Console.WriteLine("\nProduct表数据全部加载完毕!\n");
52
53 //加载order需要12个任务
54 var orderTaskCount = 12;
55
56 //重置信号
57 cde.Reset(orderTaskCount);
58
59 for (int i = 0; i < orderTaskCount; i++)
60 {
61 Task.Factory.StartNew((obj) =>
62 {
63 LoadOrder(obj);
64 }, i);
65 }
66
67 cde.Wait();
68
69 Console.WriteLine("\nOrder表数据全部加载完毕!\n");
70
71 Console.WriteLine("\n(*^__^*) 嘻嘻,恭喜你,数据全部加载完毕\n");
72
73 Console.Read();
74 }
75
76 static void LoadUser(object obj)
77 {
78 try
79 {
80 Console.WriteLine("当前任务:{0}正在加载User部分数据!", obj);
81 }
82 finally
83 {
84 cde.Signal();
85 }
86 }
87
88 static void LoadProduct(object obj)
89 {
90 try
91 {
92 Console.WriteLine("当前任务:{0}正在加载Product部分数据!", obj);
93 }
94 finally
95 {
96 cde.Signal();
97 }
98 }
99
100 static void LoadOrder(object obj)
101 {
102 try
103 {
104 Console.WriteLine("当前任务:{0}正在加载Order部分数据!", obj);
105 }
106 finally
107 {
108 cde.Signal();
109 }
110 }
111 }


我们看到有两个主要方法:Wait和Signal。每调用一次Signal相当于麻将桌上走了一个人,直到所有人都搓过麻将wait才给放行,这里同样要

注意也就是“超时“问题的存在性,尤其是在并行计算中,轻量级别给我们提供了”取消标记“的机制,这是在重量级别中不存在的,比如下面的

重载public bool Wait(int millisecondsTimeout, CancellationToken cancellationToken),具体使用可以看前一篇文章的介绍。

 

二:SemaphoreSlim

     在.net 4.0之前,framework中有一个重量级的Semaphore,人家可以跨进程同步,咋轻量级不行,msdn对它的解释为:限制可同时访问

某一资源或资源池的线程数。关于它的重量级demo,我的上一个系列有演示,你也可以理解为CountdownEvent是 SemaphoreSlim的功能加

强版,好了,举一个轻量级使用的例子。

 1 using System.Collections.Concurrent;
2 using System.Threading.Tasks;
3 using System;
4 using System.Diagnostics;
5 using System.Collections.Generic;
6 using System.Linq;
7 using System.Threading;
8
9 class Program
10 {
11 static SemaphoreSlim slim = new SemaphoreSlim(Environment.ProcessorCount, 12);
12
13 static void Main(string[] args)
14 {
15 for (int i = 0; i < 12; i++)
16 {
17 Task.Factory.StartNew((obj) =>
18 {
19 Run(obj);
20 }, i);
21 }
22
23 Console.Read();
24 }
25
26 static void Run(object obj)
27 {
28 slim.Wait();
29
30 Console.WriteLine("当前时间:{0}任务 {1}已经进入。", DateTime.Now, obj);
31
32 //这里busy3s中
33 Thread.Sleep(3000);
34
35 slim.Release();
36 }
37 }


同样,防止死锁的情况,我们需要知道”超时和取消标记“的解决方案,像SemaphoreSlim这种定死的”线程请求范围“,其实是降低了扩展性,

所以说,试水有风险使用需谨慎,在觉得有必要的时候使用它。

 

三: ManualResetEventSlim

     相信它的重量级别大家都知道是ManualReset,而这个轻量级别采用的是"自旋等待“+”内核等待“,也就是说先采用”自旋等待的方式“等待,

直到另一个任务调用set方法来释放它。如果迟迟等不到释放,那么任务就会进入基于内核的等待,所以说如果我们知道等待的时间比较短,采

用轻量级的版本会具有更好的性能,原理大概就这样,下面举个小例子。

 1 using System.Collections.Concurrent;
2 using System.Threading.Tasks;
3 using System;
4 using System.Diagnostics;
5 using System.Collections.Generic;
6 using System.Linq;
7 using System.Threading;
8
9 class Program
10 {
11 //2047:自旋的次数
12 static ManualResetEventSlim mrs = new ManualResetEventSlim(false, 2047);
13
14 static void Main(string[] args)
15 {
16
17 for (int i = 0; i < 12; i++)
18 {
19 Task.Factory.StartNew((obj) =>
20 {
21 Run(obj);
22 }, i);
23 }
24
25 Console.WriteLine("当前时间:{0}我是主线程{1},你们这些任务都等2s执行吧:\n",
26 DateTime.Now,
27 Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
28 Thread.Sleep(2000);
29
30 mrs.Set();
31
32 Console.Read();
33 }
34
35 static void Run(object obj)
36 {
37 mrs.Wait();
38
39 Console.WriteLine("当前时间:{0}任务 {1}已经进入。", DateTime.Now, obj);
40 }
41 }

 

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