并行处理所需的设计思想

本文关键字：设计思想 并行处理 | 更新日期: 2023-09-27 17:57:38

我有一系列计算需要处理——计算和运行顺序都由用户在UI上定义。

如果他们只是一个接一个地跑，就不会太难了。然而，一些计算需要同时处理，并且所有计算必须能够在任何时候单独暂停。我还需要能够随时重新安排订单或添加要处理的新计算。因此，无论我做什么，都必须有足够的灵活性来处理这个问题。

在UI上，想象一个用户控件的列表框（如果你喜欢的话，是一个队列），每个用户控件都显示计算的名称和一个暂停按钮。在处理过程中，我可以随时将计算添加到此列表中。

最好的方法是什么

我应该在自己的线程中运行每个计算吗？如果是，我应该如何存储正在运行的进程的列表？如何将队列传递给计算处理器？我如何确保每次队列更改（新排序或新计算）时，计算处理器都会意识到这一点？

我最初的想法是：

  • CalcProcessor class
  • CalcCalculation class

在CalcProcessor中有CalcCalculations中的2个Lists。一个是UI上显示的"队列"（也许是指向它的指针？或者其他确保它实时更新的方式），另一个是当前正在运行的计算列表。

不知怎的，我需要让CalcCalculation在它自己的线程中运行来处理计算，并能够处理任何暂停事件。因此，我需要某种方式将UI中按下的Pause按钮的信息传输到CalcProcessor对象，然后传输到正确的CalcCalculation。

编辑以回应David Hope：

谢谢你的回复。

  1. 是的，有n个计算，但由于可以在UI上添加更多的计算来处理，这一点随时可能发生变化。

  2. 他们不需要在中共享数据。应用程序中会有一个设置来指定应该同时运行的数量（例如，在任何给定时间运行10个，例如队列中的前10个，当1完成时，队列中的下一个计算将开始处理）。

  3. 计算将包括从某个数据源（可以是数据库或文件）中获取数据，并对其进行分析和计算。当我说计算需要暂停时，我的意思不是暂停线程。。。我的意思是（例如，由于我还没有编写应用程序的这一部分），如果它正在从数据库中逐行读取，并在处理完当前行时暂停进行一些实时计算。。。当UI上的暂停按钮被取消点击时，继续操作——这可以通过while（notPaused）循环这样的原始循环来完成，前提是我可以将暂停信息从UI中获取到线程中。

并行处理所需的设计思想

这里有几个问题：

如何同步UI和模型

我想你把这个倒过来了。您的模型不应该有一个指向您在UI中显示的队列的"指针"。相反，队列应该在您的模型中，并且您应该将数据绑定与INotifyPropertyChange和ObservableCollection一起使用，以在UI上显示队列。（至少在WPF中是这样做的。）

通过这种方式，您可以直接从模型中操作队列，它将自动显示在UI上。

如何启动和监控计算

我认为Task是这方面的理想选择。您可以使用Task.Factory.StartNew()启动Task。由于执行Task似乎需要很长时间，因此可以考虑使用TaskCreationOptions.LongRunning。您也可以使用Task来确定计算何时完成（或者是否因异常而失败）。

如何暂停正在运行的计算

您可以使用ManualReserEventSlim。通常情况下，它会被设置，但如果你想暂停正在运行的Task，你需要Reset()。计算需要定期调用该事件的Wait()。如果没有线程计算的配合，就不可能合理地暂停正在运行的线程。

如果您使用的是C#5.0，那么更好的方法是使用类似PauseToken的东西。

在Framework 4.5中，这里的答案是Async API，它消除了管理线程的需要。有关详细信息，请查看async/await关键字。

从更广泛的角度来看，"CalcProcessor"类是个好主意，但我认为Task对象足以取代"CalcCalculation"类。处理器可以简单地拥有一个可枚举的任务。如果需要，Processor可以公开用于管理队列的方法，并返回有关其状态的信息。当应用程序最终达到必须具有结果的状态时，可以使用AwaitAll方法阻塞CalcProcessor的线程，直到所有任务完成。

如果没有更多关于实际目标的信息，很难给出更好的建议。

您可以使用Observer Pattern在UI上显示结果，并将更改顺序返回到Processor。状态和命令模式将帮助您开始、暂停和取消计算。这些模式在设计方面对您的问题有很好的答案。并发仍然是一个问题，它们不能解决多线程问题，但为管理线程开辟了一条更容易的道路。

我建议您对问题的分析还不够深入，这就是您感到沮丧的原因。

你需要从小处着手，从小处着手。你提到了，但没有定义你的实际需求，但它们似乎是…

  1. 需要能够跑步吗？N计算
  2. 有些需要同时运行（这是否意味着它们共享数据，如果是，您将如何共享数据）
  3. 必须能够暂停计算（不要使用Thread.Shupend，因为它可能会使线程处于不稳定状态，尤其是在共享数据时），因此您需要在每次计算中建立暂停点。还需要考虑如何将暂停/取消暂停传达给计算

就方法而言，有几个需要考虑。。。

线程是一个显而易见的选择，但也需要小心处理（启动、暂停、停止等）

您也可以使用BackGroundWorker或Parallel.For Each

BackGroundWorker包含用于取消工作人员并提供进度的框架（这可能很有用）。

我建议开始使用BackGroundWorker，可能会将其子类化，以添加您需要的暂停/恢复功能。确定您将如何管理数据共享（至少使用锁来防止同时访问）。

你可能会发现BackGroundWorker限制性太强，需要使用Threads，但我通常可以避免它

如果你发布了更明确的要求，或者你尝试过但没有成功的样本，我很乐意提供更多帮助。

对于队列，您可以使用堆数据结构（优先级队列）。这将有助于确定任务的优先级。此外，您应该使用线程池进行有效的计算。试着把你的任务分成几个小部分。

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