嵌套 Parallel.ForEach 循环

Question

我有一些代码，目前正在针对多核架构中的并发性进行优化。在我的一堂课中，我发现了一个嵌套的

foreach

循环。基本上，外循环遍历一组

NetworkInterface

对象。内部循环迭代网络接口 IP 地址。

这让我思考，嵌套

Parallel.ForEach

循环一定是个好主意吗？阅读本文后（同一列表中的嵌套 Parallel.ForEach 循环？）我仍然不确定在效率和并行设计方面什么适用于何处。此示例将

Parallel.Foreach

语句应用于列表，其中两个循环都对该列表执行操作。

在我的示例中，循环正在做不同的事情，所以我应该：

使用嵌套
```
Parallel.ForEach
```
循环？
在父循环上使用
```
Parallel.ForEach
```
并保持内部循环不变？

Answer 1

Parallel.ForEach 不一定并行执行——它只是一个请求，如果可能的话，这样做。因此，如果执行环境没有CPU能力来并行执行循环，它就不会这样做。

如果循环上的操作不相关（即，如果它们是独立的并且不相互影响），则我认为在内循环和外循环上使用 Parallel.ForEach 没有问题。

这确实取决于执行环境。如果您的测试环境与生产环境足够相似，您可以进行时序测试，然后确定要做什么。如有疑问，请进行测试；-)

祝你好运！

Answer 2

答案是，这取决于；

获得 IP 地址后，您将如何处理它？
每一步需要多长时间？

线程并不便宜，它们需要时间来创建，并且需要内存来存在。如果您没有对这些 IP 地址执行计算成本较高的操作，并且使用错误的集合类型进行并发访问，那么您几乎肯定会减慢应用程序的速度。

使用

StopWatch

来帮助您回答这些问题。

Answer 3

我的建议是遵循第二种方法：仅并行化外循环，并保持内循环顺序（

for

/

foreach

）。不要将

Parallel.ForEach

将一个循环放在另一个内部。原因是：

并行化增加了开销。每个
```
Parallel
```
循环必须同步
```
source
```
的枚举、启动
```
Task
```
、监视取消/终止标志等。通过嵌套
```
Parallel
```
循环，您将多次支付此成本。
限制并行度变得更加困难。
```
MaxDegreeOfParallelism
```
选项不是影响子循环的环境属性。它仅限制单个循环。因此，如果您有一个带有
```
Parallel
```
的外部
```
MaxDegreeOfParallelism = 4
```
循环和一个也带有
```
Parallel
```
的内部
```
MaxDegreeOfParallelism = 4
```
循环，则内部
```
body
```
可能会同时调用 16 次 (
```
4 * 4
```
)。仍然可以通过使用相同的
```
TaskScheduler
```
配置所有循环来强制实施合理的上限，特别是使用共享
```
ConcurrentScheduler
```
实例的
```
ConcurrentExclusiveSchedulerPair
```
属性。
如果出现异常，您将得到一个深层嵌套的
```
AggregateException
```
，您必须
```
Flatten
```
。

我还建议考虑第三种方法：在扁平源序列上执行单个

Parallel

循环。例如代替：

ParallelOptions options = new() { MaxDegreeOfParallelism = X };

Parallel.ForEach(NetworkInterface.GetAllNetworkInterfaces(), options, ni =>
{
    foreach (UnicastIPAddressInformation ip in ni.GetIPProperties().UnicastAddresses)
    {           
        // Do stuff with ni and ip
    });
});

...你可以这样做：

var query = NetworkInterface.GetAllNetworkInterfaces()
    .SelectMany(ni => ni.GetIPProperties().UnicastAddresses, (ni, ip) => (ni, ip));

Parallel.ForEach(query, options, pair =>
{
    (ni, ip) = pair;
    // Do stuff with ni and ip
});

此方法仅并行化

Do stuff

。

ni.GetIPProperties()

的调用不是并行的。 IP 地址按顺序获取，一次获取一个

NetworkInterface

。它还强化了每个

NetworkInterface

的并行化，这可能不是您想要的（您可能希望将并行化分散到许多

NetworkInterface

之间）。因此，这种方法的特点使其对于某些场景很有吸引力，但不适合其他场景。

还有一个值得一提的情况是，外层序列和内层序列中的对象属于同一类型，并且具有父子关系。在这种情况下，请查看这个问题：C# 中的并行树遍历。

Answer 4

我刚刚经历了 ASP.NET 应用程序 (.NET Framework 4.8.1) 中嵌套Parallel.ForEach的“非常艰难”的调试。

3 天后，我发现证据表明嵌套

Parallel.ForEach

语句

will not

遵守在每个线程的开始/结束处运行 localInit 和

localFinally

的规则（对于每个分区）。

不知何故，它将共享同一个线程来处理父级和嵌套

Parallel.ForEach

语句的项目，乱序运行

localInit

和

localFinally

，这意味着：它将运行

localInit

一次，开始处理父级items，然后在同一线程中再次运行

localInit

，开始处理嵌套项目。然后它将运行

localFinally

来完成父循环或嵌套循环的处理，最后将运行 localFinally

again

来完成。

如果您正在处理共享的 ThreadStatic<T> 变量（这就是我的情况），这将导致

重大问题

。所以，我的建议是：

不要

嵌套

Parallel.ForEach

陈述，除非你确切地知道你在做什么。

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