在.Net 透過 Parallel 類別操控多任務平行作業（二）【軟體開發、軟體設計、系統開發、客製化軟體】

    這篇主要是再次講解 Parallel 類別並行作業的其他支援方法，主要是延續上一篇教學文章 3-1.透過 Parallel 類別操控多任務平行作業(一)。 

    這邊我將透過WPF專案實作一個使用 Parallel.ForEach 方法來支援的循環平行作業任務，它的概念就好比我們常在寫的 for(i=0;i<=10;i++)、或 foreach 迴圈，只是Parallel 類別是充分利用多個處理器、多個核心同時進行作業，執行速度當然效率就快很多。



步驟1：
在 Visual Studio 一樣建立一個WPF 專案



步驟2：
在 MainWindows.xmal 界面設計成如下結果


主要是使用了 3個 textbox 控制項，用於讓使用者輸入 資料夾路徑 、想建立的檔案數量、以及每個檔案的大小，再來使用一個 button 按鈕（開始執行 Parallel.Foreach 多任務運算）, 來撰寫主要的 並行作業邏輯程式碼。


xaml 程式碼部分畫面



步驟3：
在 Button.Click 事件撰寫主要程式碼


程式碼如下：

private void OnClick(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    if (string.IsNullOrWhiteSpace(txtDir.Text))
    {
        MessageBox.Show("請輸入目標存放文件的資料夾!!");
        return;
    }

    //如果目標資料夾不存在，就建立一個新的資料夾
    if (!Directory.Exists(txtDir.Text))
    {
        Directory.CreateDirectory(txtDir.Text);
    }

    int fileNum = 0;
    if (!int.TryParse(txtFileNum.Text, out fileNum))
    {
        MessageBox.Show("請輸入檔案的數量！！"); return;
    }

    long fileSize = 0L;
    if (long.TryParse(txtSize.Text, out fileSize) == false)
    {
        MessageBox.Show("請輸入預計每個檔案的大小！！");
        return;
    }

    //記錄要產生新的檔案名稱清單
    List<string> fileNames = new List<string>();

    for (int n = 0; n < fileNum; n++)
    {
        //檔案名稱
        string _filename = "file_" + (n + 1).ToString();

        //資料夾的絕對路徑
        string _dirpath = System.IO.Path.GetFullPath(txtDir.Text);

        //新的檔案的完整路徑
        string fullPath = System.IO.Path.Combine(_dirpath, _filename);

        //加入清單
        fileNames.Add(fullPath);
    }

    txtDisplay.Clear();

    //宣告一個Random 亂書產生器，目的待會用來產生每個檔案的隨機內容
    Random rand = new Random();

    //宣告一個 Action 委派任務，來產生每個檔案與檔案內容
    Action<string> act = (file) =>
        {
            FileInfo fileInfo = new FileInfo(file);

            //如果文件已經存在，就把它刪除
            if (fileInfo.Exists)
                fileInfo.Delete();

            //開始進行隨機寫入內容
            byte[] buffer = new byte[fileSize];
            rand.NextBytes(buffer);

            using (FileStream fs = fileInfo.Create())
            {
                 BinaryWriter sw = new BinaryWriter(fs);
                 sw.Write(buffer);
                sw.Close();
                sw.Dispose();
            }

            //顯示執行結果
            string msg = string.Format("檔案{0}已經建立完成！！\n", fileInfo.Name);
             this.Dispatcher.BeginInvoke(System.Windows.Threading.DispatcherPriority.Normal, new Action(() => txtDisplay.AppendText(msg)));

        };

    //開始進行 Parallel 的循環平行任務作業
    Parallel.ForEach<string>(fileNames, act);

}




重點程式碼講解：
1.使用 Random rand = new Random();  ，來隨機產生每個檔案的內容。
2.宣告一個 Action 委派任務，來產生每個檔案與檔案內容。
Action<string> act = (file) =>
    {
        FileInfo fileInfo = new FileInfo(file);

        //如果文件已經存在，就把它刪除
        if (fileInfo.Exists)
            fileInfo.Delete();

        //開始進行隨機寫入內容
        byte[] buffer = new byte[fileSize];
        rand.NextBytes(buffer);

        using (FileStream fs = fileInfo.Create())
        {
            BinaryWriter sw = new BinaryWriter(fs);
            sw.Write(buffer);
            sw.Close();
            sw.Dispose();
        }

        //顯示執行結果
        string msg = string.Format("檔案{0}已經建立完成！！\n", fileInfo.Name);
        this.Dispatcher.BeginInvoke(System.Windows.Threading.DispatcherPriority.Normal, new Action(() => txtDisplay.AppendText(msg)));

    };

3.使用 Parallel.ForEach<string> 來開始進行 Parallel 的循環平行任務作業。



參考文章
C#多工作業與平行處理技術講解
1.透過 Thread 類別撰寫多執行緒多工作業。
2.透過 Delegate 委託支援的方法，撰寫非同步任務。
3-1.透過 Parallel 類別操控多任務平行作業(一)。
3-2. 透過 Parallel 類別操控多任務平行作業(二)。
4.使用 Task 自行控制非同步任務作業。
5.在非同步作業時，如何取消非同步任務。
6.多執行緒多任務存取相同變數，但卻各自隔離保留各自任務的值。
7.非同步存取變數的問題。
8.非同步資源鎖定解決方式。






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在.Net 透過 Parallel 類別操控多任務平行作業（一）【軟體開發、軟體設計、系統開發、客製化軟體】

   此篇文章主要是延續之前的文章 【C#多工作業與平行處理技術講解】，講解與實作如何在利用強大的 透過 Parallel 類別支援的方法，撰寫非同步任務，這裡一樣我會透過簡單程式碼進行實作教學。


   在並行任務與建立一個新的執行緒過程來執行一個非同步作業的操作是非常相似地，但是在這邊的並行任務卻是可以更好地發揮多個CPU處理器或者多核心處理器的強大優勢，進而充分地利用CPU的可用資源來執行非同步作業任務，更方便地是，在 .Net 並行任務的操作過程被封裝地很好，身為程式開發人員只需要調用呼叫對應的類別與相關成員方法就可以很輕鬆地建立與執行並行任務了，至於任務是在那個CPU處理器執行，操作系統的底層會自動進行調用配置。


    在這邊我使用一個 WPF 的專案範例進行講解，來說明如何利用 .Net 的 Parallel 類別執行非同步作業。


步驟一 ：
在 Visual Studio 2017 建立一個 WPF 專案，




步驟二：
在 主要的 MainWindow.xaml 畫面，用xaml 語法宣告了一下界面結果





主要是有 提供 3 個讓使用者輸入整數值的 TextBox , 以及對應 3 個顯示執行結果的 TextBlock ，還有一個 Button (執行 Parallel 運算平行任務)的按鈕。


部分xaml 語法如下：



步驟三：
在 Button 的 Clieck 事件，進行撰寫主要的核心程式碼邏輯….
(Code)
private void OnClick(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    int num1 = default(int);
    if (!int.TryParse(txtInput1.Text, out num1))
    {
        MessageBox.Show("輸入第一個正整數值：");
        return;
    }
    int num2 = default(int);
    if (!int.TryParse(txtInput2.Text, out num2))
    {
        MessageBox.Show("輸入第二個正整數值：");
        return;
    }
    int num3 = default(int);
    if (!int.TryParse(txtInput3.Text, out num3))
    {
        MessageBox.Show("輸入第三個正整數值：");
        return;
     }

    //宣告第一個並行作業的委派實體
    Action act1 = () =>
        {
             int sum = 0;
            for (int x = 1; x <= num1; x++)
            {
                sum += x;
            }

            //顯示執行結果
            this.Dispatcher.BeginInvoke(DispatcherPriority.Background, new Action(() => run1.Text = sum.ToString()));
        };

    //宣告第二個並行作業的委派實體
    Action act2 = () =>
    {
        int sum = 0;
        for (int x = 1; x <= num2; x++)
        {
            sum += x;
        }

        //顯示執行結果
        this.Dispatcher.BeginInvoke(DispatcherPriority.Background, new Action(() => run2.Text = sum.ToString()));
     };

    //宣告第三個並行作業的委派實體
    Action act3 = () =>
    {
         int sum = 0;
        for (int x = 1; x <= num3; x++)
        {
            sum += x;
        }

        //顯示執行結果
        this.Dispatcher.BeginInvoke(DispatcherPriority.Background, new Action(() => run3.Text = sum.ToString()));
    };


    //使用 Parallel 類別來執行 並行任務
    Parallel.Invoke(act1, act2, act3);

}



程式碼重點講解：
1.這邊我主要用了 3 個 Action 的委派實體，分別用來進行整數的累加運算任務。
2.使用了 Dispatcher.BeginInvoke() 方法，和Windows Form 專案一樣，WPF 在平行作業模式下，也分為主UI的主執行緒，和多個任務的各別執行緒，而在任務的執行緒要改變主執行緒控管的主畫面下，必須透過 Dispatcher.BeginInvoke ，在不會發生一個 UnauthorizedAccessException 例外錯誤。
3.也是最重要的程式碼邏輯，利用 Parallel類別的 Invoke 方法呼叫，分別傳入多個委派實體，在這邊我宣告了3個 Action 委派實體，我一次傳入 Parallel.Invoke(act1,act2,act3), 這樣程式就自動進行3個平行作業任務了。





參考文章
C#多工作業與平行處理技術講解
1.透過 Thread 類別撰寫多執行緒多工作業。
2.透過 Delegate 委託支援的方法，撰寫非同步任務。
3-1.透過 Parallel 類別操控多任務平行作業(一)。
3-2. 透過 Parallel 類別操控多任務平行作業(二)。
4.使用 Task 自行控制非同步任務作業。
5.在非同步作業時，如何取消非同步任務。
6.多執行緒多任務存取相同變數，但卻各自隔離保留各自任務的值。
7.非同步存取變數的問題。
8.非同步資源鎖定解決方式。




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透過 Delegate 委託支援的方法，撰寫非同步任務（軟體開發、客製化軟體、系統設計）

      此篇文章主要是延續之前的文章 【C#多工作業與平行處理技術講解】，講解與實作如何在利用強大的 透過 Delegate 委託支援的方法，撰寫非同步任務，這裡一樣我會透過簡單程式碼進行實作教學。

       在.Net 平台的委派類型（Delegate)自身就可以很容易地使用非同步作業，因為只要是委派（Delegate)類型都一點有 BeginInvoke 以及對應的 EndInvoke() 這 2 個非同步操作方法，所以我們就可以非常容易地透過 委派實體 直接 使用非同步任務。
      在這邊我一樣使用 Windows Form 來做示範（因為比較單純可以講解程式技巧，所以不要問我為何不用 ASP.NET MVC)，整個實作範例畫面為如下圖：






步驟1 ：
在 Visual Studio 新增一個 Windows Form 專案，我們準備拖拉幾個控制箱來達成 主要結果畫面，分別有
Label 控制箱 （Text = 基數）、Button 按鈕控制箱（Text = 進行計算作業 , Name = btnDelegateInvoke）、ProgressBar控制箱（用於顯示非同步作業的進度）、TextBox 文字方塊（Name = txtResult , 用於顯示執行計算結果）。


步驟 2：
在 Button 控制箱 （name = btnDelegateInvoke）的 Click 事件，撰寫主要核心代碼：
private void btnDelegateInvoke_Click(object sender, EventArgs e)
{
    int baseNum = default(int);
    if (!int.TryParse(txtBaseNum.Text, out baseNum))
    {
        MessageBox.Show("請輸入一個正整數哦！");
        return;
    }

    txtResult.Clear();

    // 顯示進度表的狀態
    IProgress<int> progressReporter = new Progress<int>((p) =>
    {
        this.progressBar1.Value = p;
    });

    //  計算階乘的委派實體
    Func<int, BigInteger> ComputeNumValueAction = (bsNum) =>
        {
            BigInteger bi = new BigInteger(1);
            for (int i = 1; i <= bsNum; i++)
            {
                bi *= i; //相乘
                // 用於計算目前進度
                double ps = Convert.ToDouble(i) / Convert.ToDouble(bsNum) * 100d;
                progressReporter.Report(Convert.ToInt32(ps));
            }
            return bi;
        };

    // 開始呼叫使用
    btnDelegateInvoke.Enabled = false;
    ComputeNumValueAction.BeginInvoke(baseNum, new AsyncCallback(FinishedCallback), ComputeNumValueAction);

}







程式碼邏輯講解：
1.在 Progress<T> 是實現 IProgress<T> 介面，所以這裡可以透過它支援的 Report()方法來報告目前非同步的操作進度數據，該對象在進度更新後，是允許使用者直接繼續操作主畫面的，例如拖拉。

2.Func<int,BigInteger> 委派，代表自身帶有一個 int 類型的參數，而返回的值類型為 BigInteger，這邊我特別用 BigInteger 類型，因為在計算階乘的計算結果，可能數字會非常大，會超出 long 類型的最大值。

3.在開始進行使用 委派（Delegate）支援的BeginInvoke方法時，必須再使用一個 AsyncCallback 委派，該委派主要是用於綁定一個方法，在檔非同步任務完成時，可以呼叫的回調方法，並且再回調方法中，再次調用 Delegate.EndInvoke方法來捕捉計算結果。

我們直接看 AsyncCallback 綁定的 FinishedCallback 方法。

private void FinishedCallback(IAsyncResult ar)
{
     // 取出委派變數
    Func<int, BigInteger> action = (Func<int, BigInteger>)ar.AsyncState;
    // 求得計算結果
    BigInteger res = action.EndInvoke(ar);
    this.BeginInvoke(new Action(() =>
     {
        btnDelegateInvoke.Enabled = true;
        // 顯示計算結果
        txtResult.Text = string.Format("計算結果：{0}", res);
     }));
}





上述程式碼撰寫完畢後，就可以編譯執行，在 基數欄位輸入一個正整數，就可以進行非同步的計算階乘作業。



參考文章
C#多工作業與平行處理技術講解
1.透過 Thread 類別撰寫多執行緒多工作業。
2.透過 Delegate 委託支援的方法，撰寫非同步任務。
3-1.透過 Parallel 類別操控多任務平行作業(一)。
3-2. 透過 Parallel 類別操控多任務平行作業(二)。
4.使用 Task 自行控制非同步任務作業。 
5.在非同步作業時，如何取消非同步任務。 
6.多執行緒多任務存取相同變數，但卻各自隔離保留各自任務的值。
7.非同步存取變數的問題。
8.非同步資源鎖定解決方式。





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