并行计算或称平行计算是相对于串行计算来说的。所谓并行计算可分为时间上的并行和空间上的并行。 时间上的并行就是指流水线技术,而空间上的并行则是指用多个处理器并发的执行计算。
误区三 . 并行计算是运行时的事
的确,DotNet会在运行时决定是否使用并行库处理代码,但是早在你编译代码时,编译器就早已为这一时刻做好准备,换就话说:
1. 使用并行库处理代码与普通方式对比,IL的结构是不同的。
2. 即使你选择使用并行计算,并且你也确实拥有多核(线程)CPU,运行时你的代码也不一定是并行的。
使用TPL后CLR可能会分解任务,这一依据的其中之一是由IL支持的,IL将并行的任务代码分离,以便在将来的操作中并行,这一点可以从以下的示例中看出来,以下两段示例的核心C#代码都是Tostring()和Sleep(),Code A使用For包含Sleep,Code B使用Parallel.For处理:
Code Part A:
IL:
- IL_000e: callvirt instance void [System]System.Diagnostics.Stopwatch::Start()
- IL_0013: nop
- IL_0014: ldc.i4.0
- IL_0015: stloc.2
- IL_0016: br.s IL_0031
- IL_0018: nop
- IL_0019: ldloca.s i
- IL_001b: call instance string [mscorlib]System.Int32::ToString()
- IL_0020: stloc.0
- IL_0021: ldc.i4 0xc8
- IL_0026: call void [mscorlib]System.Threading.Thread::Sleep(int32)
- IL_002b: nop
- IL_002c: nop
- IL_002d: ldloc.2
- IL_002e: ldc.i4.1
- IL_002f: add
- IL_0030: stloc.2
- IL_0031: ldloc.2
- IL_0032: ldc.i4.s 10
- IL_0034: clt
- IL_0036: stloc.3
- IL_0037: ldloc.3
- IL_0038: brtrue.s IL_0018
- IL_003a: ldloc.1
- IL_003b: callvirt instance void [System]System.Diagnostics.Stopwatch::Stop()
我们注意到,Code Part A的Sleep是直接出现在Load方法中的。
再来看看Parallel方式:
Code Part B:
Form1_Load:
- IL_0019: callvirt instance void [System]System.Diagnostics.Stopwatch::Start()
- IL_001e: nop
- IL_001f: ldc.i4.0
- IL_0020: ldc.i4.s 10
- IL_0022: ldloc.1
- IL_0023: ldftn instance void WindowsFormsApplication4.Form1/'<>c__DisplayClass1'::'<Form1_Load>b__0'(int32)
- IL_0029: newobj instance void class [mscorlib]System.Action`1<int32>::.ctor(object, native int) IL_002e: call valuetype [mscorlib]System.Threading.Tasks.ParallelLoopResult [mscorlib]System.Threading.Tasks.Parallel::For(int32, int32, class [mscorlib]System.Action`1<int32>)
- IL_0033: pop
- IL_0034: ldloc.0
- IL_0035: callvirt instance void [System]System.Diagnostics.Stopwatch::Stop()
- //注意,Sleep已经不在Load方法中了,而是被一个“b__0”代替,并行代码与宿主代码分离,以下就是b__0的
- IL: .method public hidebysig instance void '<Form1_Load>b__0'(int32 i) cil managed
- {
- // 代码大小 26 (0x1a)
- .maxstack 8
- IL_0000: nop
- IL_0001: ldarg.0
- IL_0002: ldarga.s i
- IL_0004: call instance string [mscorlib]System.Int32::ToString()
- IL_0009: stfld string WindowsFormsApplication4.Form1/'<>c__DisplayClass1'::a IL_000e: ldc.i4 0xc8
- IL_0013: call void [mscorlib]System.Threading.Thread::Sleep(int32)
- IL_0018: nop
- IL_0019: ret
- } // end of method '<>c__DisplayClass1'::'<Form1_Load>b__0'
结构图:
以上的红色代码就是在Code A中出现的主要代码。再让我们重温一下这张图,IL的代码任务已经很明显的指示了出来。
每当我们增加一个并行代码段,IL中就会增加一个b_N块:假如我们的代码中包含两个Parallel块,每块的主代码与上述一致,IL如下:
- IL_0019: callvirt instance void [System]System.Diagnostics.Stopwatch::Start()
- IL_001e: nop
- IL_001f: ldc.i4.0
- IL_0020: ldc.i4.s 10
- IL_0022: ldloc.1 IL_0023: ldftn instance void WindowsFormsApplication4.Form1/'<>c__DisplayClass2'::'<Form1_Load>b__0'(int32)
- IL_0029: newobj instance void class [mscorlib]System.Action`1<int32>::.ctor(object, native int) IL_002e: call valuetype [mscorlib]System.Threading.Tasks.ParallelLoopResult [mscorlib]System.Threading.Tasks.Parallel::For(int32, int32, class [mscorlib]System.Action`1<int32>)
- IL_0033: pop
- IL_0034: ldc.i4.0
- IL_0035: ldc.i4.s 10
- IL_0037: ldloc.1
- IL_0038: ldftn instance void WindowsFormsApplication4.Form1/'<>c__DisplayClass2'::'<Form1_Load>b__1'(int32)
- IL_003e: newobj instance void class [mscorlib]System.Action`1<int32>::.ctor(object, native int) IL_0043: call valuetype [mscorlib]System.Threading.Tasks.ParallelLoopResult [mscorlib]System.Threading.Tasks.Parallel::For(int32, int32, class [mscorlib]System.Action`1<int32>)
- IL_0048: pop
- IL_0049: ldloc.0
- IL_004a: callvirt instance void [System]System.Diagnostics.Stopwatch::Stop()
下图中会有对应模块出现:
上面的例子说明,在IL阶段已经为运行时的并行执行任务做了准备,编译阶段将并行任务从宿主中分离出来,运行阶段决定是否采用并行方式执行任务。
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