多核CPU的计算能力—Parallel--让你的循环变成并行运算


某些仿真模拟项目中时常会遇到大量的计算的问题，做一个几千次的仿真会耗费数个小时，用户多次的提出要求提高计算的效率，我们也多次修改计算的逻辑，让计算路径变得更短，但是依旧达不到非常明显的效果。
计算时我观察了一下CPU的使用情况曲线，发现CPU占用并不是很多，而且即便是占用CPU很高的计算逻辑，也只是占用了一个CPU的内核，那如何更充分的利用现在主流的多核CPU做运算呢？
.Net4.0中提供了新的命名空间：System.Threading.Tasks，用于提供并行计算的相关类，这里我主要介绍一个简单的类：Parallel，用于提供对并行循环和区域的支持。
简单来说，Parallel可以把一个普通的for或者foreach循环变为并行运算处理，我们看下代码:
using System.Threading.Tasks;   
class Test
{
    static int N = 1000;
    static void TestMethod()
    {
        // Using a named method.
        Parallel.For(0, N, Method2);
        // Using an anonymous method.
        Parallel.For(0, N, delegate(int i)
        {
            // Do Work.
        });
        // Using a lambda expression.
        Parallel.For(0, N, i =>
        {
            // Do Work.
        });
    }
    static void Method2(int i)
    {
        // Do work.
    }
}只要做小小的变动就能让原有的for或者foreach并行执行的代码，很神奇吧~ 
下面我做了一个小小的实验，一个普通的for和Parallel.For的效率倒地能差多少？

 using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
using System.Diagnostics;
using System.Threading.Tasks;
using System.Threading;
namespace ParallelLoopDemo
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }
        private void btnNormalLoop_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            int time = 0;
            int.TryParse(textBox1.Text, out time);
            Stopwatch sw = new Stopwatch();
            sw.Start();
            for (int i = 0; i <= time; i++)
            {
                Calc(i);
            }
            sw.Stop();
            label2.Text = sw.ElapsedMilliseconds.ToString();
        }
        private void btnParallelLoop_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            int time = 0;
            int.TryParse(textBox1.Text, out time);
            Stopwatch sw = new Stopwatch();
            sw.Start();
            Parallel.For(0, time + 1, i =>
            {
                Calc(i);
            });
            sw.Stop();
            label2.Text = sw.ElapsedMilliseconds.ToString();
        }
        private void Calc(int time)
        {
            Math.Pow(time, time + 1);
        }
    }
}分别对比下两者在10000次下的运行效率吧

这是常规for循环的CPU占用图

下面是Parallel.For的CPU占用图

明显可以看出Parallel.For可以能好的利用多核CPU，假设如果有4核CPU的话，效率应该是4倍，不知道哪位可以帮忙试验下。
只需要简单的胆码修改能换来效率的翻倍提高是一件很划算的事，但是需要注意的是：Parallel.For采用并行运算，需要考虑运算的前置条件以及需要考虑的问题，比如互锁，界面刷新等。

补充：软件开发 , C# ,