|
Вопрос по Курсу: "Параллельное программирование с использованием MS VisualStudia 2010". При компиляции Самостоятельного задания (одновременная отрисовка прямоугольников, эллипсов и выдача в текст-бокс случайного числа) среда предупреждает: suspend - устаревшая команда; примените monitor, mutex и т.п. Создаётся впечатление, что Задание создано в более поздней среде, чем VS 2010. |
Томский политехнический университет
Опубликован: 23.01.2013 | Доступ: свободный | Студентов: 1163 / 197 | Длительность: 12:09:00
Тема: Программирование
Специальности: Программист, Архитектор программного обеспечения
Лекция 5:
Введение в асинхронные задачи
< Лекция 4 || Лекция 5 || Лекция 6 >
Аннотация: В рамках данной лекции будут рассмотрены следующие вопросы: использование класса Task; класс TaskFactory; примеры различных сортировок массива с использованием принципа параллелизма.
Ключевые слова: net, TPL, класс, thread, поток, конструктор, system, ПО, объект, factory, методы класса, запуск, исполнение, консоль, массив
Использование класса Task
С появлением версии .NET Framework 4.0 разработчики получили новую библиотеку для параллельного программирования - TPL и в частности - класс Task. Данный класс позволяет в значительной степени упростить написание параллельного кода, без необходимости работы, непосредственно с потоками или пулом потоков. От класса Thread класс Task отличается тем, что он является абстракцией, представляющей асинхронную операцию, а в классе Thread инкапсулируется поток исполнения.
Сами задачи создаются в виде объектов класса Task и создавать эти задачи можно различными способами:
- С использованием делегата Action и именного метода;
- С использованием анонимного делегата;
- С использованием лямбда-выражения и именного метода;
- С использованием лямбда-выражения и анонимного метода.
Для создания объектов класса Task используется следующий конструктор:
public Task(Action действие)
где действие обозначает точку входа в код, представляющий задачу, тогда как Action - делегат, определенный в пространстве имен System. Сама же форма делегата Action, выглядит следующим образом:
public delegate void Action();
Пример:
Task task = new Task (new Action(Print));
где Print - метод программы, который будет выполнен в отдельной задаче.
Класс TaskFactory
Класс TaskFactory кодирует некоторые распространенные шаблоны класса Task в методы, которые получают параметры по умолчанию, настраиваемые посредством своих конструкторов. В классе TaskFactory предоставляются различные методы, упрощающие создание задач и управление ими.
По умолчанию объект класса TaskFactory может быть получен из свойства Factory, доступного только для чтения в классе Task, используя это свойство, можно вызвать любые методы класса TaskFactory. Одним из таких методов - является метод StartNew(), у которого имеется множество форм вызова. Одна из таких форм продемонстрирована ниже:
public Task StartNew(Action действие)
где действие - точка входа в исполняемую задачу. Сначала в методе StartNew() автоматически создается экземпляр класса Task для действия, определяемого параметром действие, а затем планируется запуск задачи на исполнение. Следовательно, нет необходимости использовать метод Start(). Ниже представлены различные способы запуска задач с использованием TaskFactory:
// Использование фабрики задач TaskFactory taskfactory = new TaskFactory(); Task task = taskfactory.StartNew(Действие); // Использование фабрики задач через задачу Task task = Task.Factory.StartNew(Действие); // Использование конструктора Task Task task = new Task(Действие); task.Start();
Кроме использования обычного метода (делегат Action) в качестве объявления задачи, существует другой подход: указать лямбда-выражение как отдельно решаемую задачу.
Лямбда-выражения являются особой формой анонимных функций. Поэтому они могут исполняться как отдельные задачи. Лямбда-выражения оказываются особенно полезными в тех случаях, когда единственным назначением метода является решение одноразовой задачи:
// Вызов именного метода с помощью лямбда-выражения
Task task = Task.Factory.StartNew(() => DoSomething());
// Вызов анонимного метода с помощью лямбда-выражения
Task task = new Task.Factory.StartNew(() => { Console.WriteLine("Hello world!"); });Примеры различных сортировок массивов с использованием принципа параллелизма
В данной части лекции будут рассмотрены различные виды алгоритмов сортировки массивов, а именно:
- Сортировка пузырьком;
- Сортировка вставками;
- Быстрая сортировка.
Ниже приведен пример программы, реализующей алгоритмы сортировки целочисленного случайно-сгенерированного массива в трех различных задачах, и последующем выводом на консоль, времени сортировки по каждому алгоритму:
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Threading;
using System.Diagnostics;
namespace SortsExample
{
//создаем класс SortResults реализующий интерфейс IDisposable
class SortResults : IDisposable
{
//создаем объект класса Stopwatch, для измерения потраченного времени на работу алгоритмов сортировки
private Stopwatch _stopwatch = new Stopwatch();
private string sortName;
//создаем типизированную коллекцию List<string>
static private List<string> propResult = new List<string>();
//cоздаем свойство возвращающая значение типа List<string>
static public List<string> results
{
get { return propResult; }
}
//создаем конструктор класс SortResults в который будет передаваться название сортировки
public SortResults(string name)
{
//присваиваем переменной sortName значение имени сортировки
sortName = name;
//запускаем таймер
_stopwatch.Start();
}
//создаем метод интерфейса IDisposable - Dispose, который будет
вызываться по окончанию работы КАЖДОГО из алгоритмов сортировки
public void Dispose()
{
//останавливаем таймер
_stopwatch.Stop();
//добавляем в коллекцию результаты работы таймера в мс и название алгоритма
results.Add(string.Format("{0} : {1:N0}ms", sortName,
_stopwatch.ElapsedMilliseconds));
}
}
//создаем класс SortManager
class SortManager
{
//создаем типизированную коллекцию List<int>
private static List<int> integerList = new List<int>();
//создаем объект класса Barrier и задаем количество участвующих потоков в нашем случае это 3
private static Barrier sortBarrier = new Barrier(3);
//создаем метод который будет генерировать случайный числа
private static void PopulateIntegerList(uint size)
{
//создаем экземпляр класса Random
Random randomNumber = new Random(DateTime.Now.Millisecond);
for (int count = 0; count < size; count++)
{
//добавлем в коллекцию сгенерированное число
integerList.Add(randomNumber.Next());
}
}
//создаем метод реализующий алгоритм быстрой сортировки
public static void PivotSort(List<int> integerList, int start, int end, int pivot)
{
if (start < end)
{
pivot = integerList[end];
int location = start;
int bound = end;
while (location < bound)
{
if (integerList[location] < pivot)
{
location++;
}
else
{
integerList[bound] = integerList[location];
integerList[location] = integerList[bound - 1];
bound--;
}
}
integerList[bound] = pivot;
PivotSort(integerList, start, bound - 1, pivot);
PivotSort(integerList, bound + 1, end, pivot);
}
}
//создаем метод реализующий алгоритм сортировки вставками
public static void InsertionSort(List<int> sortedList)
{
int count = sortedList.Count;
int currentLocation, currentValue, insertionLocation;
sortedList.Insert(0, 0);
for (int location = 1; location < count + 1; location++)
{
currentLocation = location;
insertionLocation = location - 1;
currentValue = sortedList[currentLocation];
while (sortedList[insertionLocation] > currentValue)
{
sortedList[currentLocation] = sortedList[insertionLocation];
currentLocation--;
insertionLocation--;
}
sortedList[currentLocation] = currentValue;
}
sortedList.Remove(0);
}
//создаем метод реализующий алгоритм сортировки пузырьком
public static void BubbleSort(List<int> sortedList)
{
int count = sortedList.Count;
int temporary;
for (int iteration = 0; iteration < count; iteration++)
{
for (int index = 0; index + 1 < count; index++)
{
if (sortedList[index] > sortedList[index + 1])
{
temporary = sortedList[index];
sortedList[index] = sortedList[index + 1];
sortedList[index + 1] = temporary;
}
}
}
}
public static void DoSort()
{
//передаем в метод PopulateIntegerList, значение соответствующее количеству сгенерированных чисел
PopulateIntegerList(100000);
//создаем типизированную коллекцию List<int>, которая является копией
сгенерированного массива integerList и будет использоваться для сортировки пузырьком
List<int> bubbleList = integerList.ToList();
//создаем задачу сортировки пузырьком
Task taskBubbleSort = new Task(() =>
{
//вызываем метод SignalAndWait для синхронизации потока
sortBarrier.SignalAndWait();
//создаем объект класса SortResults
using (new SortResults("Сортировка пузырьком"))
{
//передаем значение коллекции bubbleList в метод сортировки пузырьком BubbleSort
BubbleSort(bubbleList);
}
});
//запускаем задачу
taskBubbleSort.Start();
//создаем типизированную коллекцию List<int>, которая является копией
сгенерированного массива integerList и будет использоваться для сортировки вставками
List<int> insertionList = integerList.ToList();
//создаем задачу сортировки вставками
Task taskInsertionSort = new Task(() =>
{
//вызываем метод SignalAndWait для синхронизации потока
sortBarrier.SignalAndWait();
//создаем объект класса SortResults
using (new SortResults("Сортировка вставками"))
{
//передаем значение коллекции insertionList в метод сортировки вставками InsertionSort
InsertionSort(insertionList);
}
});
//запускаем задачу
taskInsertionSort.Start();
//создаем типизированную коллекцию List<int>, которая является копией
сгенерированного массива integerList и будет использоваться для быстрой сортировки
List<int> pivotList = integerList.ToList();
//создаем задачу быстрой сортировки
Task taskPivotSort = new Task(() =>
{
//вызываем метод SignalAndWait для синхронизации потока
sortBarrier.SignalAndWait();
//создаем объект класса SortResults
using (new SortResults("Быстрая сортировка"))
{
//передаем значение коллекции pivotList в метод быстрой сортировки пузырьком PivotSort
PivotSort(pivotList, 0, pivotList.Count - 1, 1);
}
});
//запускаем задачу
taskPivotSort.Start();
// ожидаем завершения всех задач
Task.WaitAll(new Task[] { taskBubbleSort, taskInsertionSort, taskPivotSort });
//выводим результат на экран
foreach (string result in SortResults.results)
{
Console.WriteLine(result);
}
Console.ReadLine();
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//вызываем метод класса SortManager - DoSort
SortManager.DoSort();
}
}
}Результат выполнения программы отображен на Рис. 5.1, который показывает, что массив, состоящий из 100000 случайных чисел, быстрее будет отсортирован алгоритмом "быстрой сортировки" нежели другими алгоритмами.
< Лекция 4 || Лекция 5 || Лекция 6 >
Владимир Каширин