C#多階段并行線程師實例分析

這篇“C#多階段并行線程師實例分析”文章的知識點大部分人都不太理解，所以小編給大家總結了以下內容，內容詳細，步驟清晰，具有一定的借鑒價值，希望大家閱讀完這篇文章能有所收獲，下面我們一起來看看這篇“C#多階段并行線程師實例分析”文章吧。

前言

應用場景主要是控制 N 個線程(可隨時增加或減少執(zhí)行的線程)，使得多線程在能夠在 M 個階段中保持同步。

線程工作情況如下：

我們接下來 將學習C# 中的 Barrier ，用于實現(xiàn)并行協(xié)同工作。

Barrier 類

使多個任務能夠采用并行方式依據(jù)某種算法在多個階段中協(xié)同工作，使多個線程（稱為“參與者” ）分階段同時處理算法。

可以使多個線程（稱為“參與者” ）分階段同時處理算法。（注意算法這個詞）

每個參與者完成階段任務后后將被阻止繼續(xù)執(zhí)行，直至所有參與者都已達到同一階段。

Barrier 的構造函數(shù)如下：

其中一個構造函數(shù)定義如下：

public Barrier (int participantCount, Action<Barrier> postPhaseAction);

participantCount ：處于的線程數(shù)量，大于0并且小于32767。

postPhaseAction ：在每個階段后執(zhí)行 Action(委托)。

屬性和方法

在還沒有清楚這個類有什么作用前，我們來看一下這個類的常用屬性和方法。

大概了解 Barrier 有哪些常用屬性和方法后，我們開始編寫示例代碼。

屬性：

方法：

Barrier 翻譯屏障，前面所說的 “階段”，在文檔中稱為屏障，官方有一些例子和實踐場景：

https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/standard/threading/barrier?view=netcore-3.1

https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/standard/threading/how-to-synchronize-concurrent-operations-with-a-barrier?view=netcore-3.1

本文的教程比較簡單，你可以先看本教程，再去看看官方示例。

示例

假設有個比賽，一個有三個環(huán)節(jié)，有三個小組參加比賽。

比賽有三個環(huán)節(jié)，小組完成一個環(huán)節(jié)后，可以去等待區(qū)休息，等待其他小組也完成比賽后，開始進行下一個環(huán)節(jié)的比賽。

示例如下：

new Barrier(int,Action) 設置有多少線程參與，Action 委托設置每個階段完成后執(zhí)行哪些動作。

.SignalAndWait() 阻止當前線程繼續(xù)往下執(zhí)行；直到其他完成也執(zhí)行到此為止。

    class Program
    {
        // Barrier(Int32, Action)
        private static Barrier barrier = new Barrier(3, b =>
                            Console.WriteLine($"\n第 {b.CurrentPhaseNumber + 1} 環(huán)節(jié)的比賽結束，請評分！"));

        static void Main(string[] args)
        {
            // Random 模擬每個小組完成一個環(huán)節(jié)比賽需要的時間
            Thread thread1 = new Thread(() => DoWork("第一小組", new Random().Next(2, 10)));
            Thread thread2 = new Thread(() => DoWork("第二小組", new Random().Next(2, 10)));
            Thread thread3 = new Thread(() => DoWork("第三小組", new Random().Next(2, 10)));

            // 三個小組開始比賽
            thread1.Start();
            thread2.Start();
            thread3.Start();


            Console.ReadKey();
        }
        static void DoWork(string name, int seconds)
        {
            // 第一環(huán)節(jié)
            Console.WriteLine($"\n{name}：開始進入第一環(huán)節(jié)比賽");
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));    // 模擬小組完成環(huán)節(jié)比賽需要的時間
            Console.WriteLine($"\n    {name}：完成第一環(huán)節(jié)比賽，等待其它小組");
            // 小組完成階段任務，去休息等待其它小組也完成比賽
            barrier.SignalAndWait();

            // 第二環(huán)節(jié)
            Console.WriteLine($"\n        {name}：開始進入第二環(huán)節(jié)比賽");
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
            Console.WriteLine($"\n        {name}：完成第二環(huán)節(jié)比賽，等待其它小組\n");
            barrier.SignalAndWait();


            // 第三環(huán)節(jié)
            Console.WriteLine($"\n        {name}：開始進入第三環(huán)節(jié)比賽");
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
            Console.WriteLine($"\n        {name}：完成第三環(huán)節(jié)比賽，等待其它小組\n");
            barrier.SignalAndWait();
        }
    }

上面的示例中，每個線程都使用了 DoWork() 這個方法去中相同的事情，當然也可以設置多個線程執(zhí)行不同的任務，但是必須保證每個線程都具有相同數(shù)量的 .SignalAndWait(); 方法。

當然 SignalAndWait() 可以設置等待時間，如果其他線程遲遲沒有到這一步，那就繼續(xù)運行。可以避免死鎖等問題。

到目前，只使用了 SignalAndWait() ，我們繼續(xù)學習一下 Barrier 類的其他方法。

新的示例

Barrier.AddParticipant()：添加參與者；

Barrier.RemoveParticipant()：移除參與者；

這里繼續(xù)使用第二節(jié)的示例。

因為這是比賽，老是等待其他小組，會使得比賽進行比較慢。

新的規(guī)則：不必等待最后一名，當環(huán)節(jié)只剩下最后一名時為完成時，其它小組可以立即進行下一個環(huán)節(jié)的比賽。

當然，最后一名小組，有權利繼續(xù)完成比賽。

修改第二小節(jié)的代碼，在 Main 內第一行加上 barrier.RemoveParticipant();。

        static void Main(string[] args)
        {
            barrier.RemoveParticipant();
            ... ...

試著再運行一下。

說明

SignalAndWait() 的 重載比較多，例如 SignalAndWait(CancellationToken)，這里筆者先不講解此方法如何使用。等到寫到后面的異步(Task)，讀者學到相關的知識點，我們再過一次復習，這樣由易到難，自然水到渠成。

Barrier 適合用于同時執(zhí)行相同流程的工作，因為工作內容是相同的，便于協(xié)同。工作流有可能用得上吧。

以上就是關于“C#多階段并行線程師實例分析”這篇文章的內容，相信大家都有了一定的了解，希望小編分享的內容對大家有幫助，若想了解更多相關的知識內容，請關注億速云行業(yè)資訊頻道。