C# .net Multithreading

Question

Ich experimentiere an der Optimierung einiger mathematischer Operationen mit C# .net in einem Paket namens Grasshopper (Teil von Rhino3D). Die Operation ist ziemlich einfach, aber die Liste, auf der sie ausgeführt werden muss, ist groß und kann viel größer werden.

Ich benutze Parallel.ForEach und Listen in meinem C# -Skript und die Anzahl der endgültigen Ergebnisse, die ich bekomme, ist niedriger als erwartet. Dies liegt wahrscheinlich daran, dass list.add nicht Thread-sicher ist (oder nicht threadsicher in der Software, auf der ich es aufbaue).

private void RunScript(double z, int x, List<double> y, ref object A) 
    { 
    List<double> temp = new List<double>(); 
    double r; 
    System.Threading.Tasks.Parallel.ForEach(y, numb => 
     { 
     r = Math.Pow((numb * x), z); 
     temp.Add(r); 
     }); 
    A = temp; 

Bitte helfen Sie mir diesen einfachen mathematischen Betrieb läuft über eine einfache und effiziente Art und Weise herauszufinden, mehrere hundert Werte CPU Multithreading (oder wenn Sie Vorschläge über GPU CUDA).

Ich hoffe, dass die obskure und spezifische Software Sie nicht stört, denn soweit ich weiß, funktioniert es identisch mit normalen C# .Net/Python/VB.Net.

Answer 1

Sie vermuten, List<T> ist nicht Thread-sicher. Sie müssen den Zugriff auf jede Instanz davon synchronisieren.

Eine Möglichkeit ist, einfach in jeder Aufgabe zu synchronisieren:

private void RunScript(double z, int x, List<double> y, ref object A) 
{ 
    List<double> temp = new List<double>(); 
    object l = new object(); 
    System.Threading.Tasks.Parallel.ForEach(y, numb => 
    { 
     double r = Math.Pow((numb * x), z); 
     lock (l) temp.Add(r); 
    }); 
    A = temp; 
} 

Hinweis: Code auch in ihm einen weiteren Fehler hatte. Sie haben die gleiche r Variable unter allen Aufgaben geteilt, was dazu führen konnte, dass derselbe Wert zweimal oder öfter zum Ergebnis hinzugefügt wurde, während andere Werte weggelassen wurden. Ich habe den Fehler behoben, indem ich einfach die Variablendeklaration in den Rumpf der anonymen Methode verschoben habe, die für den Aufruf ForEach() verwendet wurde.

Eine weitere Möglichkeit, dass Sie im Voraus zu erkennen ist, wie viele Ergebnisse, die Sie haben, und so einfach ein Array groß genug initialisieren können alle Ergebnisse enthalten:

private void RunScript(double z, int x, List<double> y, ref object A) 
{ 
    double[] results = new double[y.Count]; 
    System.Threading.Tasks.Parallel.For(0, y.Count, i => 
    { 
     // read-only access of `y` is thread-safe: 
     results[i] = Math.Pow((y[i] * x), z); 
    }); 
    A = new List<double>(results); 
} 

Keine zwei Threads je versuchen Sie, auf das gleiche Element im Array results zugreifen, und das Array selbst wird nie ändern (dh neu zugewiesen werden), so dass dies absolut threadsicher ist.

Das obige geht davon aus, dass Sie wirklich ein List<double> als das Ausgabeobjekt benötigen. Wenn ein Array zufriedenstellend ist, können Sie results natürlich A zuweisen, anstatt es an den List<T>-Konstruktor zu übergeben, um am Ende ein ganz neues Objekt zu erstellen.

Answer 2

Hier ist eine weitere Option:

private void RunScript(double z, int x, List<double> y, ref object A) { 
     var temp = new System.Collections.Concurrent.BlockingCollection<double>(); 
     System.Threading.Tasks.Parallel.ForEach(y, numb => { 
      double r = Math.Pow((numb * x), z); 
      temp.Add(r); 
     }); 
     A = temp; // if needed you can A = temp.ToList(); 
     } 

Peter denken gute Arbeit geleistet haben, die Probleme mit dem Code von umreißt und ich die zweite Funktion er die beste Wahl ist wahrscheinlich vermuten lässt. Dennoch ist es schön, Alternativen zu sehen und zu erfahren, dass das .NET-Framework gleichzeitig sichere Sammlungen enthält.

Answer 3

Eine einfachere Lösung wäre wahrscheinlich .AsParallel() und arbeiten auf der resultierende ParallelEnumerable stattdessen zu verwenden:

private void RunScript(double z, int x, List<double> y, ref object A) 
{ 
    A = y 
     .AsParallel().AsOrdered() 
     .Select(elem => Math.Pow((elem * x), z)) 
     .ToList(); 
} 

Answer 4

Vielen Dank für Ihre Eingabe! Wenn Sie im Profiler Ausgang interessiert sind, ist wie folgt:

Peter Duniho erste Option: 330 ms

Peter Duniho 2. Option: 207ms

Dweeberly Option: 335ms

Mattias Buelens Option: 376ms

das ist sehr seltsam angeblich .net Skripte müssen schneller laufen in Heuschrecke (weil es. NET ist) aber keine Ihrer Lösungen schlägt die Python-Parallel-Berechnung von 129ms!

Jedenfalls danke Ihnen allen für die detaillierten Antworten! Du bist großartig!

Answer 5

Ich schaute auch auf die Änderung der Eingabe ein wenig. Aufteilen der Daten in separate Zweige, Berechnen jeder Verzweigung in einem separaten Thread und erneutes Kombinieren dieser Daten am Ende. Allerdings schneidet es bei 531ms schlechter ab. Ich verstehe das Skript ist schlecht, aber ich denke, es zeigt meine Idee gut und wenn richtig geschrieben kann Erfolg erreichen. Nein?

private void RunScript(double z, int x, List<double> y, DataTree<double> u, ref object A) 
    { 
    System.Threading.Tasks.Task<double[]> th1 = System.Threading.Tasks.Task<double[]>.Factory.StartNew(() => mP(u.Branch(0).ToArray(), x, z)); 
    System.Threading.Tasks.Task<double[]> th2 = System.Threading.Tasks.Task<double[]>.Factory.StartNew(() => mP(u.Branch(1).ToArray(), x, z)); 
    System.Threading.Tasks.Task<double[]> th3 = System.Threading.Tasks.Task<double[]>.Factory.StartNew(() => mP(u.Branch(2).ToArray(), x, z)); 
    System.Threading.Tasks.Task<double[]> th4 = System.Threading.Tasks.Task<double[]>.Factory.StartNew(() => mP(u.Branch(3).ToArray(), x, z)); 
    System.Threading.Tasks.Task<double[]> th5 = System.Threading.Tasks.Task<double[]>.Factory.StartNew(() => mP(u.Branch(4).ToArray(), x, z)); 
    System.Threading.Tasks.Task<double[]> th6 = System.Threading.Tasks.Task<double[]>.Factory.StartNew(() => mP(u.Branch(5).ToArray(), x, z)); 
    System.Threading.Tasks.Task<double[]> th7 = System.Threading.Tasks.Task<double[]>.Factory.StartNew(() => mP(u.Branch(6).ToArray(), x, z)); 
    System.Threading.Tasks.Task<double[]> th8 = System.Threading.Tasks.Task<double[]>.Factory.StartNew(() => mP(u.Branch(7).ToArray(), x, z)); 

    List<double> list = new List<double>(); 

    list.AddRange(th1.Result); 
    list.AddRange(th2.Result); 
    list.AddRange(th3.Result); 
    list.AddRange(th4.Result); 
    list.AddRange(th5.Result); 
    list.AddRange(th6.Result); 
    list.AddRange(th7.Result); 
    list.AddRange(th8.Result); 


    A = list; 


    } 

Sorry, ich kann nicht Sachen in dem „mit“