Parallel Extensions 入門實戰：用 .NET 4 建構多核心應用程式

實驗目標

• 使用 Parallel 靜態類別平行化既有演算法
• 建立並執行可取消的平行工作
• 使用 Task<T> 取得回傳值
• 以 PLINQ 優化 LINQ 查詢於平行環境執行

練習一：Parallel 靜態輔助類別平行化演算法

任務 1：模擬長時間服務呼叫

預設資料類別 EmployeeList、服務 PayrollServices.GetPayrollDeduction() 模擬耗時運算。

任務 2：序列 for 迴圈基準測試

for (int i = 0; i < employeeData.Count; i++)
{
    decimal span = PayrollServices.GetPayrollDeduction(employeeData[i]);
}

輸出依序處理，總耗時約等於單項耗時總和。

任務 3：Parallel.For 一鍵平行化

Parallel.For(0, employeeData.Count, i =>
{
    decimal span = PayrollServices.GetPayrollDeduction(employeeData[i]);
});

Lambda 表達式取代迴圈主體。執行順序非固定，多核心並行，總耗時大幅縮短（雙核心約減半）。

任務 4：Parallel.ForEach 平行化 foreach

Parallel.ForEach(employeeData, ed => { ... });

同樣獲得平行效能提升。

任務 5：Parallel.Invoke 平行化樹狀遍歷

Parallel.Invoke(
    () => WalkTree(node.Left),
    () => WalkTree(node.Right)
);

遞迴分支並行執行，總時間顯著降低。

練習二：建立與執行平行工作

Task 基礎操作

var task1 = Task.Factory.StartNew(() => PayrollServices.GetPayrollDeduction(employeeData[0]));

等待完成：Wait() / WaitAll()

task1.Wait();
Task.WaitAll(task1, task2, task3);

主執行緒阻塞直到所有工作完成，比 ThreadPool.QueueUserWorkItem + 手動事件更簡潔。

輪詢完成狀態：IsCompleted

while (!task1.IsCompleted) { Thread.Sleep(1000); }

適用於需在工作完成前執行其他邏輯的場景。

串接工作：ContinueWith()

Task.Factory.StartNew(...)
    .ContinueWith(...)
    .ContinueWith(...);

保證執行順序，最後 Wait() 等待鏈尾。

練習三：Task<T> 取得回傳值

var task = Task.Factory.StartNew(() => PayrollServices.GetPayrollDeduction(employeeData[0]));
decimal result = task.Result;   // 若未完成則阻塞直到完成

適合「先啟動、稍後取值」模式。

練習四：PLINQ 平行化 LINQ 查詢

靜態方法風格

var q = ParallelEnumerable.Select(
    ParallelEnumerable.OrderBy(
        ParallelEnumerable.Where(employeeData.AsParallel(), x => x.EmployeeID % 2 == 0),
        x => x.EmployeeID),
    x => PayrollServices.GetEmployeeInfo(x)).ToList();

擴充方法風格（推薦）

var q = employeeData.AsParallel()
    .Where(x => x.EmployeeID % 2 == 0)
    .OrderBy(x => x.EmployeeID)
    .Select(x => PayrollServices.GetEmployeeInfo(x))
    .ToList();

僅在資料源加 .AsParallel() 即可平行化，語法極簡。

查詢理解語法

var q = from e in employeeData.AsParallel()
        where e.EmployeeID % 2 == 0
        orderby e.EmployeeID
        select PayrollServices.GetEmployeeInfo(e);

平行執行順序不固定，效能顯著提升（雙核心約快一倍）。

總結與資源

• 掌握 Parallel、Task、PLINQ 三大核心
• 流程控制：Wait/WaitAll/IsCompleted/ContinueWith
• 進階學習：PFX Team Blog、平行運算論壇、平行運算開發人員中心