c# - 线程与并行性能

Question

我正在努力了解线程和 Parallel.For 之间的区别。我创建了两个函数，一个使用Parallel.For其他调用的线程。调用 10个线程似乎比更快，有人可以解释吗？ 线程将使用系统中可用的多个处理器(以并行执行)还是只是在引用LR时对进行切片？

public static bool ParallelProcess()
{
    Stopwatch sw = new Stopwatch();

    sw.Start();
    Parallel.For(0, 10, x =>
    {
        Console.WriteLine(string.Format("Printing {0} thread = {1}", x,
            Thread.CurrentThread.ManagedThreadId));
        Thread.Sleep(3000);
    });
    sw.Stop();
    Console.WriteLine(string.Format("Time in secs {0}", sw.Elapsed.Seconds));

    return true;
}

public static bool ParallelThread()
{
    Stopwatch sw = new Stopwatch();

    sw.Start();
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        Thread t = new Thread(new ThreadStart(Thread1));
        t.Start();
        if (i == 9)
            t.Join();
    }
    sw.Stop();
    Console.WriteLine(string.Format("Time in secs {0}", sw.Elapsed.Seconds));

    return true;
}

private static void Thread1()
{
    Console.WriteLine(string.Format("Printing {0} thread = {1}", 0,
           Thread.CurrentThread.ManagedThreadId));
    Thread.Sleep(3000);
}

在以下方法中调用Parallel.For时，需要花费两次时间，然后执行线程。

Algo.ParallelThread(); //took 3 secs
Algo.ParallelProcess();  //took 6 secs

Answer 1

您在这里有很多出错的地方。

(1)请勿使用sw.Elapsed.Seconds，此值是int，并且(显然)会截断时间的小数部分。不过，更糟糕的是，如果您有一个需要61秒才能完成的过程，它将像时钟秒针一样报告1。相反，您应该使用sw.Elapsed.TotalSeconds，它以double的形式报告，并显示总秒数，无论多少分钟或几小时等等。

(2)Parallel.For使用线程池。这显着减少(甚至消除了)创建线程的开销。每次调用new Thread(() => ...)时，您都会分配1MB以上的RAM并消耗宝贵的资源，然后再进行任何处理。

(3)您正在使用Thread.Sleep(3000);来人为加载线程，这意味着您正在掩盖创建具有大量 sleep 的线程所花费的实际时间。

(4)默认情况下，Parallel.For受CPU内核数的限制。因此，当您运行10个线程时，工作被分为两个步骤-意味着Thread.Sleep(3000);被连续两次运行，因此运行了6秒钟。 new Thread方法一次性运行所有线程，这意味着要花3秒钟多的时间，但是Thread.Sleep(3000);再次浪费了线程的启动时间。

(5)您还正在处理CLR JIT问题。第一次运行代码时，启动成本非常高。让我们更改代码以删除 sleep 并正确加入线程:

public static bool ParallelProcess()
{
    Stopwatch sw = new Stopwatch();

    sw.Start();
    Parallel.For(0, 10, x =>
    {
        Console.WriteLine(string.Format("Printing {0} thread = {1}", x, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId));
    });
    sw.Stop();
    Console.WriteLine(string.Format("Time in secs {0}", sw.Elapsed.TotalMilliseconds));

    return true;
}

public static bool ParallelThread()
{
    Stopwatch sw = new Stopwatch();

    sw.Start();
    var threads = Enumerable.Range(0, 10).Select(x => new Thread(new ThreadStart(Thread1))).ToList();
    foreach (var thread in threads) thread.Start();
    foreach (var thread in threads) thread.Join();
    sw.Stop();

    Console.WriteLine(string.Format("Time in secs {0}", sw.Elapsed.TotalMilliseconds));

    return true;
}

private static void Thread1()
{
    Console.WriteLine(string.Format("Printing {0} thread = {1}", 0, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId));  
}

现在，要摆脱CLR/JIT的启动时间，让我们运行如下代码:

ParallelProcess();
ParallelThread();
ParallelProcess();
ParallelThread();
ParallelProcess();
ParallelThread();   

我们得到的时间是这样的:

以秒为单位的时间3.8617
以秒为单位的时间4.7719
时间以秒为单位0.3633
以秒为单位的时间1.6332
以秒为单位的时间0.3551
以秒为单位的时间1.6148

与第二和第三次运行相比，开始运行时间要糟糕得多，而第二和第三次运行要一致得多。

结果是，运行 Parallel.For的速度比调用 new Thread的速度快4至5倍。