Герберт Шилдт - C# 4.0: полное руководство

-------------------------------

Применяя TPL, параллелизм в программу можно ввести двумя основными способами. Первый из них называется параллелизмом данных. При таком подходе одна операция над совокупностью данных разбивается на два параллельно выполняемых потока или больше, в каждом из которых обрабатывается часть данных. Так, если изменяется каждый элемент массива, то, применяя параллелизм данных, можно организовать параллельную обработку разных областей массива в двух или больше потоках. Нетрудно догадаться, что такие параллельно выполняющиеся действия могут привести к значительному ускорению обработки данных по сравнению с последовательным подходом. Несмотря на то что параллелизм данных был всегда возможен и с помощью класса Thread, построение масштабируемых решений средствами этого класса требовало немало усилий и времени. Это положение изменилось с появлением библиотеки TPL, с помощью которой масштабируемый параллелизм данных без особого труда вводится в программу.

Второй способ ввода параллелизм называется параллелизмом задач. При таком подходе две операции или больше выполняются параллельно. Следовательно, параллелизм задач представляет собой разновидность параллелизма, который достигался в прошлом средствами класса Thread. А к преимуществам, которые сулит применение TPL, относится простота применения и возможность автоматически масштабировать исполнение кода на несколько процессоров.

В основу TPL положен класс Task. Элементарная единица исполнения инкапсулируется в TPL средствами класса Task, а не Thread. Класс Taskотличается от класса Threadтем, что он является абстракцией, представляющей асинхронную операцию. А в классе Threadинкапсулируется поток исполнения. Разумеется, на системном уровне поток по-прежнему остается элементарной единицей исполнения, которую можно планировать средствами операционной системы. Но соответствие экземпляра объекта класса Taskи потока исполнения не обязательно оказывается взаимно-однозначным. Кроме того, исполнением задач управляет планировщик задач, который работает с пулом потоков. Это, например, означает, что несколько задач могут разделять один и тот же поток. Класс Task(и вся остальная библиотека TPL) определены в пространстве имен System.Threading.Tasks.

Создать новую задачу в виде объекта класса Taskи начать ее исполнение можно самыми разными способами. Для начала создадим объект типа Taskс помощью конструктора и запустим его, вызвав метод Start(). Для этой цели в классе Taskопределено несколько конструкторов. Ниже приведен тот конструктор, которым мы собираемся воспользоваться:

public Task(Action действие)

где действие обозначает точку входа в код, представляющий задачу, тогда как Action— делегат, определенный в пространстве имен System. Форма делегата Action, которой мы собираемся воспользоваться, выглядит следующим образом.

public delegate void Action()

Таким образом, точкой входа должен служить метод, не принимающий никаких параметров и не возвращающий никаких значений. (Как будет показано далее, делегату Actionможно также передать аргумент.)

Как только задача будет создана, ее можно запустить на исполнение, вызвав метод Start(). Ниже приведена одна из его форм.

public void Start()

После вызова метода Start()планировщик задач запланирует исполнение задачи. В приведенной ниже программе все изложенное выше демонстрируется на практике. В этой программе отдельная задача создается на основе метода MyTask(). После того как начнет выполняться метод Main(), задача фактически создается и запускается на исполнение. Оба метода MyTask()и Main()выполняются параллельно.

// Создать и запустить задачу на исполнение.

using System;

using System.Threading;

using System.Threading.Tasks;

class DemoTask {

static void MyTask() {

Console.WriteLine("MyTask() запущен");

for(int count = 0; count < 10; count++) {

Thread.Sleep(500);

Console.WriteLine("В методе MyTask(), подсчет равен " + count);

}

Console.WriteLine("MyTask завершен");

}

static void Main() {

Console.WriteLine("Основной поток запущен.");

// Сконструировать объект задачи.

Task tsk = new Task(MyTask);

// Запустить задачу на исполнение,

tsk.Start();

// метод Main() активным до завершения метода MyTask().

for(int i = 0; i < 60; i++) {

Console.Write(".");

Thread.Sleep(100);

}

Console.WriteLine("Основной поток завершен.");

}

}

Ниже приведен результат выполнения этой программы. (У вас он может несколько отличаться в зависимости от загрузки задач, операционной системы и прочих факторов.)

Основной поток запущен.

.MyTask() запущен

....В методе MyTask(), подсчет равен 0

.....В методе MyTask(), подсчет равен 1

.....В методе MyTask(), подсчет равен 2

....В методе MyTask(), подсчет равен 3

.....В методе MyTask(), подсчет равен 4

.....В методе MyTask(), подсчет равен 5

....В методе MyTask(), подсчет равен 6

.....В методе MyTask(), подсчет равен 7

.....В методе MyTask(), подсчет равен 8

.....В методе MyTask(), подсчет равен 9

MyTask завершен

............Основной поток завершен.

Следует иметь в виду, что по умолчанию задача исполняется в фоновом потоке. Следовательно, при завершении создающего потока завершается и сама задача. Именно поэтому в рассматриваемой здесь программе метод Thread.Sleep()использован для сохранения активным основного потока до тех пор, пока не завершится выполнение метода MyTask(). Как и следовало ожидать, организовать ожидание завершения задачи можно и более совершенными способами, что и будет показано далее.

В приведенном выше примере программы задача, предназначавшаяся для параллельного исполнения, обозначалась в виде статического метода. Но такое требование к задаче не является обязательным. Например, в приведенной ниже программе, которая является переработанным вариантом предыдущей, метод MyTask(), выполняющий роль задачи, инкапсулирован внутри класса.