在面對需要下載大量文件或同時執(zhí)行大量任務(wù)的挑戰(zhàn)時,多線程技術(shù)成為提高效率的關(guān)鍵工具。這種方法就像優(yōu)化了的生產(chǎn)線,各個部分同步協(xié)作,使整體工作更為流暢和迅速。
想象一下,你面臨一個包含1,000個文件下載或者有多個可以并行處理的任務(wù)的時候。在傳統(tǒng)的單線程模型中,這將是一個漫長的等待過程。但通過多線程,我們可以將這個大任務(wù)拆分成多個小任務(wù)并行執(zhí)行,從而大大縮短完成時間,提高整體效率。
然而,僅僅完成任務(wù)是不夠的。為了確保用戶和其他相關(guān)方實時了解進展情況,我們需要一個高效的進度跟蹤和報告機制。這可以通過建立實時監(jiān)控系統(tǒng)或利用進度條、日志和通知來實現(xiàn)。這樣用戶,都可以在任何時候了解項目的當前狀態(tài)和預(yù)期進度。
下面就思考兩種實現(xiàn)方式:多線程和并行庫的用法。主要是體會使用模型的使用。
示例代碼:
using System;using System.Threading;using System.Threading.Tasks;class Program{ static int currentFile = 0; static object lockObject = new object(); static void Main(string[] args) { const int NUM_FILES = 1000; const int NUM_THREADS = 20; // 創(chuàng)建一個計數(shù)器,以便在所有線程完成后更新狀態(tài)。 CountdownEvent countdown = new CountdownEvent(NUM_THREADS); // 創(chuàng)建20個下載線程 for (int i = 0; i < NUM_THREADS; i++) { int threadIndex = i; Task.Run(() => { // 模擬下載過程 for (int j = threadIndex; j < NUM_FILES; j += NUM_THREADS) { DownloadFile(j); ReportProgress(NUM_FILES); // 報告下載進度 } // 當前線程完成下載,向計數(shù)器發(fā)信號。 countdown.Signal(); }); } // 等待所有線程完成 countdown.Wait(); // 所有線程都已完成,將狀態(tài)標記為已完成。 Console.WriteLine("所有文件下載已完成!"); } static void DownloadFile(int fileIndex) { // 模擬下載過程 Thread.Sleep(100); // 假設(shè)每個文件需要10毫秒下載 Console.WriteLine($"文件 #{fileIndex} 已下載完畢!"); } static void ReportProgress(int NUM_FILES) { lock(lockObject) { int current = Interlocked.Increment(ref currentFile); Console.WriteLine($"當前進度:{current}/{NUM_FILES}"); } }}
定義常量:NUM_FILES表示總文件數(shù)量,這里設(shè)定為1000。NUM_THREADS表示線程數(shù)量,這里設(shè)定為20。
創(chuàng)建一個CountdownEvent對象countdown,用于在所有線程完成后更新狀態(tài)。
創(chuàng)建20個下載線程:
使用countdown.Wait()等待所有線程完成。
所有線程都已完成,輸出提示信息:“所有文件下載已完成!”
DownloadFile()方法模擬文件下載過程:使用Thread.Sleep()方法來模擬下載耗時,這里假設(shè)每個文件需要100毫秒下載。輸出下載完畢的文件信息。
ReportProgress()方法用于報告下載進度:
總體而言,該程序通過創(chuàng)建多個線程來并行下載文件,并使用計數(shù)器來跟蹤所有線程的完成狀態(tài)。每個線程負責下載部分文件,并在完成后報告當前的下載進度。最后,當所有線程都完成時,輸出下載完成的提示信息。
示例代碼:
using System;using System.Threading.Tasks;using System.Collections.Concurrent;class Program{ static int currentFile = 0; static object lockObject = new object(); static void Main(string[] args) { const int NUM_FILES = 1000; // 使用ParallelOptions來跟蹤并行任務(wù)的進度 var parallelOptions = new ParallelOptions { MaxDegreeOfParallelism = 20 // 設(shè)置最大并行度 }; // 使用Parallel.ForEach并行下載文件 Parallel.ForEach( Partitioner.Create(0, NUM_FILES), // 使用分區(qū)器創(chuàng)建任務(wù)范圍 parallelOptions, (range, loopState) => { for (int j = range.Item1; j < range.Item2; j++) { DownloadFile(j); ReportProgress(NUM_FILES); // 報告下載進度 } }); // 所有任務(wù)完成后輸出信息 Console.WriteLine("所有文件下載已完成!"); } static void DownloadFile(int fileIndex) { // 模擬下載過程 Task.Delay(100).Wait(); // 假設(shè)每個文件需要100毫秒下載 Console.WriteLine($"文件 #{fileIndex} 已下載完畢!"); } static void ReportProgress(int NUM_FILES) { lock(lockObject) { int current = Interlocked.Increment(ref currentFile); Console.WriteLine($"當前進度:{current}/{NUM_FILES}"); } }}
初始化并行任務(wù):使用并行庫,你可以利用Parallel.For或Parallel.ForEach來簡化并行任務(wù)的創(chuàng)建和管理。這些方法會自動處理任務(wù)的分發(fā)和管理,無需手動管理線程。
分發(fā)任務(wù):Parallel.For或Parallel.ForEach會根據(jù)可用的處理器核心數(shù)或任務(wù)的工作量自動分發(fā)任務(wù)。你只需指定任務(wù)的起始和結(jié)束范圍。
報告進度:由于Parallel類提供了內(nèi)置的機制來跟蹤任務(wù)的進度,所以你可能需要使用ParallelOptions和ParallelLoopState來跟蹤和報告任務(wù)的進度。
在這個版本中,我們使用Parallel.ForEach來并行處理文件的下載任務(wù)。我們使用了Partitioner.Create來創(chuàng)建任務(wù)的范圍,并使用ParallelOptions來控制并行度。此外,進度報告也被稍微簡化,因為Parallel類本身提供了一個更簡潔的方法來處理這種情況。
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