有關對耗時很大循環進行並行化優化的探討之三：並行線程越多運行就會越快嗎？

      在.net framework4.0以後，出現了並行編程的概念，使用 Parallel.For(0, N, i =>{  ... }，很容易就可以實現我們自定義的並行化循環操作，在並行循環體中，還可以操作外部的變量，這個特性是很多其他語言所沒有的，當然其他語言，諸如JAVA之類，完全可以採用我們在第二篇所介紹的方法自己生成並行化操作。

    由於.net framework使用環境的侷限性，以及“龐大的身軀”，和安裝時必須向微軟“報到”的限制。很多開發商並不喜歡用，完全可以採用我所介紹的方式實現並行化，與微軟的並行化的區別只是他的循環體是使用了lamda表達式，而我的方式是使用委託而已。再發散一下，我個人認爲微軟的並行化操作在並行化優化方面，多處理器利用方面會更有優勢些，性能會更好。

     但.Net FrameWork中對並行化並行化的最大線程數貌似並沒有進行個性化限定，運行起來自然是並行任務能開多少開多少了。就並行線程數的問題，我們在某個項目中做了一個實驗，具體的並行任務中既有數據庫操作，又有通信操作，還包括了若干鎖定資源操作，以下就是實驗結果：

               

最大線程數	程序平均執行時間
單線程	31470 ms
15線程	20042 ms
5線程	20307 ms
3線程	18745 ms
2線程	18523 ms

     從這個有趣的實驗結果可以看出，某些應用下，似乎線程數越多，執行時間反而越慢了, 很多情況下，並行化的程序性能可能反而不如順序執行，甚至會出現一些死鎖等問題，這在微軟的說明中提到了很多（見http://technet.microsoft.com/zh-cn/magazine/dd997392(VS.110).aspx），從這篇文章，我們可以看到，影響性能的因素主要有兩大類：
1. 對共享資源的鎖定問題：這個問題比較好理解，如果多個並行任務嘗試操作被鎖定的內存位置，那麼後來的肯定要等待，對於考慮不很周到的代碼，其結果就是比串行機制還慢.
2. 循環體內的對象運行機制問題
 在微軟的說明中，提到了“不安全的對象”並行化的問題，比如filestream, ui對象等，

  另一個有趣的操作是數據庫操作及通信操作, 其特徵是自身就具有不可控的性能瓶頸，最好通過優化數據庫的命令，如連表查詢、存儲過程等處理。
  但對於懶人，或者不需要再精細優化的情況下，並行任務佔據的線程數越少，對整體資源及其他任務的影響也越少，所以我們可以對已經封裝的並行化類進行一下最大線程數的限制：

   class ParaLoop
    {
         ....
        private int _MaxThreadQty;

        private int _CurrentThreadQty;
        private ManualResetEvent ReqThreadEvent = new ManualResetEvent(false);
        private object _SynthreadQty = new object();

        public ParaLoop(int mtq)
        {
            _MaxThreadQty = mtq;
        }

        private void ReleaseThread()   //使用完後釋放線程，並通知可以申請新線程
        {
            lock (_SynthreadQty )
            {
                _CurrentThreadQty--;
                ReqThreadEvent.Set();
            }
        }


         ~ParaLoop()
        {
            ReqThreadEvent.Set();
        }
 
        private MyParaThread RequestThread()   // 申請線程，如果達到最大數則等待，直到有新的線程可用
        {
            lock (_SynthreadQty)
            {
                if (_CurrentThreadQty < _MaxThreadQty)
                {
                    _CurrentThreadQty++;
                    return new MyParaThread();
                }
                else
                {
                    ReqThreadEvent.Reset();
                }
            }

            ReqThreadEvent.WaitOne();

            lock (_SynthreadQty)
            {
                _CurrentThreadQty++;
                return new MyParaThread();
            }            
        }

       public object ParaCompute(MyParaLoopTaskHandler loopTask, object[] inArg, int loopQty)
        {
            ...

            for (int i = 0; i < _TotalQty; i++)
            {
                MyParaThread u = RequestThread();  //由直接新建線程改爲申請線程
             //   MyParaThread u = new MyParaThread();
                
            }
            _ParaEvent.WaitOne();

            return _ParaLoop_Return;
        }
  

       void u_EndTaskCallBack(bool taskRst, object retVal)
        {
           ... 

            ReleaseThread();   //有返回值表示可以釋放線程了
         }
    }

 

}