并行这个概念近来很火，.NET 4 中也引入了 TPL（任务并行库） 和 PLinq（并行Linq）来简化并行编程。

于是想体验下，便从最简单的并行求和开始，看看并行的效率如何。

我用的 CPU 是 i3 530 处理器，属于伪四核。想来如果四核并行求和的话，耗时应是非并行的 25% 左右。

于是编码进行验证：

并行求和效率测试

先生成一个满是随机数的数组：

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var random = new Random();
var data = Enumerable.Range(1, 67108864)
    .Select(i => (long)random.Next(int.MaxValue))
    .ToArray();

这个数组比较大，生成大约要 5 秒钟时间。

测试时使用 Stopwatch 类计时：

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Stopwatch w = new Stopwatch();
//并行
w.Start();
var sum1 = data.AsParallel().Sum();
w.Stop();
Console.WriteLine(w.ElapsedMilliseconds);
//非并行
w.Reset();
w.Start();
var sum2 = data.Sum();
w.Stop();
Console.WriteLine(w.ElapsedMilliseconds);

执行多次结果如下（考虑到执行顺序或许会对结果产生影响，后面五次的执行是把非并行求和放在并行求和前面进行测试的）：

  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
并行 385 385 376 409 437 342 419 347 379 342
非并行 733 666 668 665 669 673 667 670 669 672

（单位：毫秒）

平均起来并行求和只用了 57% 的时间，相对于非并行。虽然效率有提高，但离我们最初设想的 25% 差多了。

莫非只用了两个核，不如从任务管理器中查看下 CPU 使用情况。但是单次执行时间不到一秒，时间太短，不易看清，在代码中再加上个循环：

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for (int i = 0; i < 100; i++)
{
    var sum = data.AsParallel().Sum();
}

执行，则从下图中可以看出，四核已全部用上：

image

看来应该是并行求和算法的问题了。不如自己改进下。

简单并行求和算法

思路很简单，把数组分成多块，每个 CPU 核心负责一块的求和，最后把每块的和加起来就是了：

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var partitionCount = 4;                                                               //分块数量                                         
var partitionLength = (data.Count() - 1) / partitionCount + 1;          //每块长度
var results = new long[partitionCount];                                        //声明一个数组，用来保留各块的和
var r = Parallel.For(0, partitionCount, i => results[i] = PartitionSum(data, partitionLength * i, partitionLength));
var sum3 = results.Sum();                                                        //将各块的和加起来

PartitionSum 是一个函数，用来计算某一块的和：

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public static long PartitionSum(long[] source, int start, int length)
{
    long result = 0;
    int end = start + length;
    if (end > source.Length) end = length;
    for (int i = start; i < end; i++)
        result += source[i];
    return result;
}

测试时间为：

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并行改进 153 161 151 154 152 156 157 153 155 153

（单位：毫秒）

占非并行执行时间的 23%，与我们最初的预计差不多，要好些。

总结

本文的测试虽然比较简单，粗陋，也不权威，但也从一定程度上说明了 .NET 4 的并行求和算法效率不高。

本文仅对 .NET 4 的并行求和进行了测试，只涉及到 .NET 4 中并行的很少一部分。.NET 4 的并行求和算法效率不高并不表示其它部分效率也不高。

作者: 鹤冲天 发表于 2011-07-13 20:02 原文链接

Tag net 4,并行求和不爽
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