Vorteile & Neuerungen und Einsatzmöglichkeiten der Parallel Extensions

1. Parallele Softwareentwicklung mit .NET 4.0 Vorteile & Neuerungen und Einsatzmöglichkeiten der Parallel Extensions

2. Was istparalleleProgrammierung? AufteilungeinerAufgabe in Teilaufgaben die parallel bearbeitetwerden Machtsich die RechenkraftmehrererProzessoren / Cores zunutzen

3. WozuparalleleProgrammierung? Single Core Systeme User Interface nichtblockieren AsynchroneOperationen Synchronisation

4. WozuparalleleProgrammierung? Server skalierenschonmit Multi-CPU User Systemebesitzen Multi-Core Ressourcenmüssengenutztwerden

5. Statistik

6. ParalleleProgrammierung – vor .NET 4.0 Synchrones & Asynchrones Threading Nachteil Thread Overhead ThreadPool Geeignetfür Fire and Forget Einmalgestartete Threads könnennichtkontrolliertwerden Nachteile Warten Abbruch Weitermachen Debugging Etc.

7. Von Threads zu Tasks Threads und Tasks sindsehrähnlich Threads erlaubenparalleleAusführunginnerhalbeinesProzesses Symbolisch die Arbeiter des Prozesses Tasks basieren auf Threads Symbolisch die Arbeit die den Arbeiternaufgetragenwird Mit der Task Parallel Library in .NET 4.0 eingeführt

10. Idle Thread Retirement

12. Der Action/Func Delegate BeinhalteteineMethode die keinenRückgabewertbesitzt Kannmehrere Parameter besitzen

13. Task ohne Parameter und Rückgabewert staticvoid Main(string[] args) { Action Action1 = newAction(Compute); Task Task1 = newTask(Action1); Task1.Start(); } staticvoid Compute() { Console.WriteLine("Computing..."); System.Threading.Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("Computing finished..."); } Action Delegat Action dem Task Objekt zuweisen Task Starten

14. Task mit Parameter und ohneRückgabewert Action Delegat mit Parameter vom Typ object staticvoid Main(string[] args) { Action<object> Action1 = newAction<object>(Compute); Task Task1 = newTask(Action1, "Parameter 1"); Task1.Start(); } staticvoid Compute(object Parameter) { Console.WriteLine("Computing with Parameter " + Parameter + "..."); System.Threading.Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("Computing finished..."); } Action dem Task Objekt zuweisen & Parameter übrgeben Parameter verarbeiten

15. Task ohne Parameter mitRückgabewert Func dem Task mit Rückgabetyp string zuweisen Func Delegat mit Rückgabetyp string staticvoid Main(string[] args) { Func<string> Func1 = newFunc<string>(Compute); Task<string> Task1 = newTask<string>(Func1); Task1.Start(); Console.WriteLine("Result was " + Task1.Result); } staticstring Compute() { Console.WriteLine("Computing..."); System.Threading.Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("Computing finished..."); return"Result"; } Rückgabewert abrufen Passende Signatur Wert zurückgeben

16. Task mit Parameter und Rückgabewert Func Delegat mit Rückgabetyp string und Parameter object staticvoid Main(string[] args) { Func<object, string> Func1 = newFunc<object, string>(Compute); Task<string> Task1 = newTask<string>(Func1, "Parameter1"); Task1.Start(); Console.WriteLine("Result was " + Task1.Result); } staticstring Compute(object Parameter) { Console.WriteLine("Computing with Parameter " + Parameter + "..."); System.Threading.Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("Computing finished..."); return"Result"; } Func dem Task mit Rückgabetyp string zuweisen & Parameter übergeben

17. Lambda Ausdrücke BildenanonymeFunktion die Ausdrücke und Anweisungenenthält Syntax WichtigeOperatoren => “wirdzu” () definiertEingangsparameter {} umschließteineReihe von Anweisungen Werden oft zusammenmit LINQ verwendet Wichtig Lambda Expressions können auf Variablen der einschließendenMethode / Typzugreifen

18. Lambda Ausdrücke Delegat zum speichern der Anonymen Funktion Lambda Ausdruck x wird zu x * x delegateintdel(int i); staticvoid Main(string[] args) { delmyDelegate = x => x * x; int j = myDelegate(5); //j = 25 } Aufruf der Anonymen Funktion mittels Delegat

19. TaskCreationOptions BietetOptionenfür die Behandlung des Tasks durch den Taskmanager None PreferFairness LongRunning AttachedToParent

20. Task Abbruch EinheiklesThemamit Multithreading Ziele Wahren von Teilergebnissen Vermeiden von HolzhammerwieThread.Abort Zuverlässige und sichereAbbruchmethode Tasks werdendurchCancellationTokenbeendet Abbruchwird von CancellactionSourceangefordert, abernichtunbedingtsofortausgeführt GewährleistetsicheresAbbrechen von Tasks ImwesentlichenwieAbortvariable

21. CancellationSource BeinhaltetCancellationToken Threadsicherevom Framework zurVerfügunggestellteAbortvariable Wirdfür Tasks verwendet, kannaberauchfürkonventionelles Threading benutztwerden Aufruf von CancellationSource.CancelsetztCancellationToken.IsCancellationRequested auf true (irreversibel)

22. CancellationToken MehrereMöglichkeiten auf Cancel Request zureagieren Polling RegelmäßigIsCancellationRequestedüberprüfenwenn Task alsOrdnungsgemäßbeendetmarkiertwerdensoll ThrowIfCancellationRequestedaufrufenwenn Task als Cancelled markiertwerdensoll Callback Methode Wirdausgeführtwenn Token gecancelledwird Wait Handle Triggertwenn Token gecancelledwird

23. Exception Handling AggregateExceptionwirdgeworfenwenneineodermehrere Exceptions auftreten Wird an den Thread geleitet der auf den Task joint bzw das Ergebnisabruft Task istCancelled wennOperationCancelledExceptiongeworfenwurde Task ist Faulted wennandere Exceptions geworfenwurden Wichtig! Just My Code unterDebugoptionendeaktivieren

24. Die Parallel Klasse BietetZugriff auf parallelisierteSchleifenund Regionen WichtigeMethoden Parallel.Invoke() Parallel.For() Parallel.ForEach()

25. Parallel.Invoke Leichtgewichtigste Tasking Art Wenig Code WenigKontrolle

26. Parallel.For Ersetztdas for Schlüsselwort GibtParallelLoopResultzurück EnthältInformationenüber die letzte Iteration etc.

27. EinfacheParallel.ForSchleife Zählerendwert Zählerstartwert Zählervariable Parallel.For(0, 100, (i) => { Console.WriteLine(i); DoStuff(); });

28. Schleifenabbrechen ParallelLoopStateliefert die Methoden Stop() Bricht die Iteration so schnellwiemöglichab Break() WartetbisalleIterationen in allen Threads vor der aktuellenIterationenabgeschlossensind und bricht die Iteration dannab, RückgabewertParallelLoopResultliefertInformationenüber das Resultat der Schleife

29. ErweiterteParallel.ForSchleife Rückgabewert Rückgabewert ParallelLoopResultForResult = Parallel.For(0, 100, (i, LoopState) => { Console.WriteLine(i); DoStuff(); if (i > 20) { LoopState.Break(); } }); if (!ForResult.IsCompleted) { Console.WriteLine(ForResult.LowestBreakIteration); } ParallelLoopState Iteration Abbrechen Ergebnis abfragen

30. Parallel.ForEach ParallelesÄquivalentzurforeachSchleife VerwendungwieParallel.ForSchleife

31. EinfacheParallel.ForEachSchleife List<string> Books = newList<string>{"Die Kreutzersonate", "Anna Karenina", "Krieg und Frieden", "Der Tod des Ivan Illitsch", "Herr und Knecht"}; Parallel.ForEach<string>(Books, (Element) => { Console.WriteLine(Element); }); Iterationselement Collection

32. Von LINQ zu PLINQ LINQ – Language Integrated Query CodekomponentezurAbfrage von Datenquellen PLINQ – Parallel Language Integrated Query Erweiterung des LINQ Befehlssatzes um paralleleElemente

33. ParallelEnumerableKlasse AsParallel() Einstiegspunktfür PLINQ Legt fest dass der Rest des Querysparallelisiertausgeführtwerdensoll AsSequential() Legt fest dass der Rest des Queryssequentiellausgeführtwerdensoll

34. Einfacher PLINQ Query Zahlen von 1 bis 10000 var source = Enumerable.Range(1, 10000); varsmallerfiftynumbers = from number insource.AsParallel() where number < 50 select number; Parallele Bearbeitung

35. Reihenfolge & PLINQ Aufgrund von Parallelitätist die Reihenfolgenichtgewährleistet AbhilfeschafftAsOrdered() Verarbeitet parallel Buffert und sortiertEinträge um ursprünglicheReihenfolgezuwahren

36. PLINQ Abbruch AsParallel().WithCancellation(CancellationToken) Bricht den Query abwenn das Token ein Cancel Signal erhält

37. DatenstrukturenfürparalleleProgrammierung Thread-safe, scalable collections IProducerConsumerCollection<T> ConcurrentQueue<T> ConcurrentStack<T> ConcurrentBag<T> ConcurrentDictionary<TKey,TValue> Phases and work exchange Barrier BlockingCollection<T> CountdownEvent Partitioning {Orderable}Partitioner<T> Partitioner.Create Exception handling AggregateException Initialization Lazy<T> LazyInitializer.EnsureInitialized<T> ThreadLocal<T> Locks ManualResetEventSlim SemaphoreSlim SpinLock SpinWait Cancellation CancellationToken{Source}

38. Visual Studio 2010 & ParalleleProgrammierung Multithread Debugging früherlästig und umständlich Mit Visual Studio 2010 gibtes Debug Fenster ParalleleAufgaben ParalleleStapel Profiling von Multithread Anwendungenmöglich Concurrency Visualizer

39. ParalleleAufgaben Ähnlichwie Threads Fenster Listet Tasks statt Threads auf

40. Parallele Stacks ZeigtAbhängigkeitenzwischen Threads Thread oder Task Darstellung

41. Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Qiong Wu qiong.wu@studentpartners.de