Parallel LINQ (PLINQ) в C#. Метод AsParallel

Начиная с .NET 4.0, в пространство имен System.Linq был добавлен класс ParallelEnumerable, позволяющий выполнять запросы к источнику данных в параллельном режиме. При обработке запроса, по умолчанию, LINQ обрабатывает все элементы коллекции последовательно, однако, PLINQ позволяет разбить исходную последовательность элементов на сегменты и обработать каждый сегмент параллельно, используя возможности всех процессоров в системе. Для того, чтобы воспользоваться возможностями PLINQ необходимо явно указать платформе, что мы хотим обработать запрос в параллельном режиме. Для этого мы должны использовать метод AsParallel().

Пример параллельной обработки запроса

Рассмотрим следующий пример, показывающий работу PLINQ. Допустим, нам необходимо получить значения синусов углов от 0 до 360 градусов. Вначале выполним запрос в последовательном режиме:

namespace PLINQ
{
    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            IEnumerable<int> range = Enumerable.Range(0, 360);
            var sin = range.Select(s => (Angle: s, Sin: Math.Sin(s * Math.PI / 180)));
            foreach (var i in sin) 
            {
                Console.WriteLine($"Синус угла {i.Angle} равен {i.Sin}");
            }
        }
    }
}

В результате, в консоли мы увидим следующие значения:

Как можно видеть по выводу консоли, вся последовательность была обработана последовательно. Теперь укажем платформе, что мы хотим обработать последовательности в параллельном режиме. Для этого воспользуемся методом AsParallel() следующим образом:

namespace PLINQ
{
    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            IEnumerable<int> range = Enumerable.Range(0, 360);
            var sin = range.AsParallel().Select(s => (Angle: s, Sin: Math.Sin(s * Math.PI / 180)));
            foreach (var i in sin) 
            {
                Console.WriteLine($"Синус угла {i.Angle} равен {i.Sin}");
            }
        }
    }
}

В этом случае, как было сказано выше, вся исходная последовательность элементов будет разбита на сегменты и обработана в параллельном режиме. В итоге, вывод консоли будет выглядеть примерно следующим образом:

Таким образом, в ряде случаев, мы можем добиться увеличения производительности нашего приложения за счёт распараллеливания запросов к источнику данных. При этом стоит отметить некоторые особенности работы PLINQ, которые, в дальнейшем, помогут нам в работе.

Основные моменты работы PLINQ в C#

Первое — PLINQ не всегда работает в параллельном режиме, даже в том случае, если вы явно указываете на это путем вызовы AsParallel. В любом случае, PLINQ пытается выполнить запрос по крайней мере не медленнее, чем при последовательном доступе. Переход в параллельный режим осуществляется в том случае, если такое действие приведет к увеличению производительности. Для этого, перед выполнением запроса PLINQ анализирует запрос и пытается определить стоит ли запускать параллельный режим обработки или нет.
Второе — если работа ведется в параллельном режиме, то при доступе к общему разделяемому ресурсу будет использоваться синхронизация. А это, в свою очередь, может привести к снижению производительности. Поэтому, при использовании PLINQ стоит, по возможности, избегать использования большого количества разделяемых ресурсов.

Итого

PLINQ позволяет выполнять запрос к источникам данных в параллельном режиме, разбивая исходную последовательность на сегменты, каждый из которых обрабатывается отдельно, задействуя при этом все процессоры доступные в системе. Для использования параллельного режима необходимо явное указание платворме. Для этого, в запросах используется вызов метода AsParallel.