1.15 并行编程

1.并行循环基本语法

2.并行循环原理

3.并行循环中的异常处理

4.停止

5.中断

1.并行循环基本语法

C#中的Parallel类(位于 System.Threading.Tasks 命名空间)是.NET提供的并行编程核心工具,旨在简化"数据并行"和"任务并行"开发,充分利用多核CPU资源,避免手动管理线程的复杂度;它的核心目标是将串行执行的任务(如循环、独立方 法)"自动拆分为多个并行任务, 复用线程池线程执行",提升CPU密集型任务的效率

1).Parallel.For:并行版for循环 替代传统的串行for循环,将循环迭代拆分为多个并行任务执行,适合"遍历连续整数范围"的场景

usingSystem;usingSystem.Threading.Tasks;classParallelForDemo{staticvoidMain(){int[]data=newint[10000];// 初始化数组（串行）for(inti=0;i<data.Length;i++)data[i]=i;// 并行遍历数组，每个元素乘以2（CPU密集型）Parallel.For(0,data.Length,i=>{data[i]*=2;// 打印线程ID，验证并行（不同迭代可能在不同线程执行）if(i%1000==0)Console.WriteLine($"迭代{i}，线程ID:{System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");});Console.WriteLine($"第一个元素:{data[0]}, 最后一个元素:{data[9999]}");}}

2).Parallel.Foreach:并行版foreach替代传统的串行foreach,遍历实现了IEnumerable的集合(如 List、数组、Dictionary),适合"遍历非连续集合"的场景

usingSystem;usingSystem.Collections.Generic;usingSystem.Threading.Tasks;classParallelForEachDemo{staticvoidMain(){List<string>fruits=newList<string>{"Apple","Banana","Orange","Grape","Mango"};// 并行遍历集合，处理每个元素Parallel.ForEach(fruits,fruit=>{stringupperFruit=fruit.ToUpper();Console.WriteLine($"处理结果:{upperFruit}(线程ID:{System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId})");});}}

3).Parallel.Invoke:并行执行多个独立的任务 用于一次性执行多个无返回值、无参数的独立方法,适合"多任务并行执行"场景

usingSystem;usingSystem.Threading.Tasks;classParallelDemo{staticvoidMain(){// 并行执行两个独立方法，无需关注执行顺序Parallel.Invoke(()=>CalculateSum(1,1000000),// 任务1：计算1到100万的和()=>PrintMessage("Hello Parallel")// 任务2：打印信息);Console.WriteLine("所有并行任务执行完成");}staticvoidCalculateSum(intstart,intend){longsum=0;for(inti=start;i<=end;i++)sum+=i;Console.WriteLine($"Sum:{sum}(线程ID:{System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId})");}staticvoidPrintMessage(stringmsg){Console.WriteLine($"{msg}(线程ID:{System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId})");}}

2.并行循环原理

并行循环的原理是"分块减少调度开销"和"线程复用避免创建成本"a.数据分区(分块)—— 不是"均分",而是"动态按需分块"并行循环首先会将待处理的数据集(比如0~999的迭代、List集合)拆分为若干"分区(Chunk)",但不是静态均分,而是由.NET 的"分区器(Partitioner)"动态调整-静态分区(适用于迭代执行时间均匀的场景)启动前将数据均分(比如1000个迭代,4核CPU拆成4块,每块250个),优点是分区开销小,缺点是如果某块迭代执行慢(比如 处理大数据),会导致"有的线程闲、有的线程忙"(负载不均)-动态分区(Parallel默认策略)不提前均分,而是"按需分配小批次"(比如每次分配10~20个迭代为一个小块),线程处理完当前小块后,立刻去"领取"下一 个小块,直到所有数据处理完 ✅优势:解决负载不均问题(比如某块迭代执行慢,其他线程不会等,继续领新块),最大化CPU利用率 b.线程调度 —— 复用线程池,而非创建新线程 Parallel循环不会为每个块创建新线程,而是复用.NET"线程池(ThreadPool)"的工作线程 线程池默认有"最小线程数(= CPU 核心数)"和"最大线程数(默认 1023)",Parallel会向线程池请求线程,而非手动创建(避 免线程创建/销毁的昂贵开销)并行度(同时运行的线程数)默认由".NET根据CPU核心数、当前系统负载动态调整"c.执行与线程复用 —— 一个线程处理多个块 线程与块不是一一绑定,一个线程处理完一个小块后,不会销毁,而是立刻从分区器领取下一个小块继续执行;直到所有小块 处理完毕,线程才会回到线程池,等待后续复用 d.收尾 —— 合并结果(如有)+处理异常-若有共享结果(比如累加求和),需通过原子操作/锁-若多个块抛出异常,会封装为AggregateException统一抛出

3.并行循环中的异常处理

并行循环中的异常不会立即停止本次迭代,而是停止新的迭代;将trycatch放在并行循环的外面

usingSystem;usingSystem.Threading.Tasks;classParallelExceptionBasic{staticvoidMain(){try{// 并行循环：迭代1和3抛出不同异常Parallel.For(0,5,i=>{Console.WriteLine($"迭代{i}开始执行");if(i==1)thrownewArgumentException($"参数非法：迭代{i}");// 业务异常1if(i==3)thrownewDivideByZeroException($"除零错误：迭代{i}");// 业务异常2Thread.Sleep(100);// 模拟业务逻辑});}// 必须捕获AggregateException，而非单个异常catch(AggregateExceptionaggregateEx){Console.WriteLine($"捕获到{aggregateEx.InnerExceptions.Count}个异常：");// 遍历所有内部异常，逐个处理foreach(varinnerExinaggregateEx.InnerExceptions){// 区分异常类型，针对性处理switch(innerEx){caseArgumentExceptionargEx:Console.WriteLine($"参数异常：{argEx.Message}");break;caseDivideByZeroExceptiondivEx:Console.WriteLine($"除零异常：{divEx.Message}");break;default:Console.WriteLine($"未知异常：{innerEx.Message}");break;}}}// 可选：捕获其他非并行循环的异常（比如参数错误）catch(Exceptionex){Console.WriteLine($"非聚合异常：{ex.Message}");}}}

4.停止

Stop是"紧急停止"—— 不管索引顺序,新迭代全不调度,已开始的迭代也建议尽快退出(而非执行完)

usingSystem;usingSystem.Threading.Tasks;classParallelBreakVsStop{staticvoidMain(){Console.WriteLine("=== 测试 Stop() ===");varresult=Parallel.For(0,10,(i,state)=>{Console.WriteLine($"[{DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}] 迭代{i}开始执行");if(i==5){Console.WriteLine($"[{DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}] 触发 Stop()");state.Stop();}// 关键：检查IsStopped，尽快退出（Stop的核心）if(state.IsStopped){Console.WriteLine($"[{DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}] 迭代{i}检测到Stop，立即退出");return;// 不执行后续的500ms延迟}// 若没检测IsStopped，才会执行完500ms（这是你觉得没区别的常见原因）Task.Delay(500).Wait();Console.WriteLine($"[{DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}] 迭代{i}执行完成");});Console.WriteLine($"循环是否完成：{result.IsCompleted}");Console.WriteLine($"最低中断迭代索引：{result.LowestBreakIteration??-1}\n");}}

5.中断

Break是"有序中断"—— 保证中断点前的迭代全执行完,只停后面的

usingSystem;usingSystem.Threading.Tasks;classParallelBreakVsStop{staticvoidMain(){Console.WriteLine("=== 测试 Break() ===");varresult=Parallel.For(0,10,(i,state)=>{Console.WriteLine($"[{DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}] 迭代{i}开始执行");if(i==5){Console.WriteLine($"[{DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}] 触发 Break()");state.Break();}// 模拟耗时500ms的业务逻辑（Break下会执行完）Task.Delay(500).Wait();Console.WriteLine($"[{DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}] 迭代{i}执行完成");});Console.WriteLine($"循环是否完成：{result.IsCompleted}");Console.WriteLine($"最低中断迭代索引：{result.LowestBreakIteration}\n");}}