在现代编程中，程序执行效率是每个程序员都十分关注的重点。如何利用各种技术来提高程序运行效率，是我们需要思考和解决的问题之一。在.NET平台下，Parallel.ForEach是一种非常实用的技术，可以帮助我们提高程序的运行效率。本文将介绍Parallel.ForEach的基本用法和原理，以及如何使用它来提高程序的运行效率。

基本概念

Parallel.ForEach是.NET4.0提供的一种多线程并行执行的方法。它是针对集合中的每个元素，并行执行指定的操作，以提高程序的运行效率。Parallel.ForEach方法在执行的过程中可以自动根据当前计算机的CPU核心数动态分配线程，充分利用计算机的资源来提高程序的并发执行能力。

Parallel.ForEach方法的一个非常实用的特性是它支持取消和异常处理。在parallel.ForEach执行的过程中，如果出现某些异常情况，可以通过调用CancellationTokenSource的Cancel方法来取消任务执行。在Parallel.ForEach执行的过程中，如果出现某些特定的异常情况，也可以使用try/catch语句来处理这些异常。

基本用法

在介绍Parallel.ForEach的基本用法前，我们需要先了解一下Parallel类中的一些辅助方法。Parallel类包含了一些方法，用于辅助我们实现并行执行的操作，如Parallel.For，Parallel.Invoke和Parallel.ForEach等。其中，Parallel.ForEach方法用于并行循环遍历集合中的每个元素，并行执行指定的操作。

下面是Parallel.ForEach的基本用法:

```

Parallel.ForEach(collection, item =>

{

// 依次处理每个元素

});

```

此处的collection是待处理的集合，item是集合中每个元素的引用。在Parallel.ForEach方法中，我们可以以lambda表达式的形式指定要执行的操作。在上述代码中，我们遍历了集合中的每个元素，并使用lambda表达式处理每个元素。

原理

Parallel.ForEach方法的实现原理是利用了TPL任务并行库中的任务调度器。并行任务调度器负责管理任务的执行，它根据CPU核心数以及当前系统负载情况动态分配任务执行的线程数。当需要处理的元素较多时，会自动分配更多的线程来提高并行处理的效率。

另外，Parallel.ForEach还支持分区处理。分区处理是指将集合分成若干更小的均衡区域，然后并行执行指定的操作。通过分区处理，可以更好地利用计算机多核心的并行能力，提高程序的执行效率。

为了实现分区处理，Parallel类提供了一个Partitioner类和一个Create方法。Partitioner类是一个帮助类，用于将集合分区。Create方法是一个工厂方法，用于创建分区对象。下面是一个分区处理的示例:

```

Parallel.ForEach(Partitioner.Create(collection, true), item =>

{

// 依次处理每个元素

});

```

在上述代码中，Partitioner.Create方法用于创建一个分区对象，参数collection是要处理的集合，参数true指定将集合随机分组并将分区均衡分配给处理器。在Parallel.ForEach方法中，我们可以使用Partitioner.Create方法创建的分区对象来并行处理集合中的每个元素。

如何提高程序运行效率

在使用Parallel.ForEach方法时，可以通过以下几种方式来提高程序的运行效率。

1. 利用ParallelOptions设置并发线程数

在Parallel.ForEach方法中，可以通过ParallelOptions类设置并发线程数，以控制并行执行的效率。如果并发线程数设置得太少，会降低程序的处理效率。如果并发线程数设置得太多，会导致任务调度器的额外开销。因此，我们需要根据实际情况设置并发线程数，以提高并行执行的效率。

下面是一个设置并发线程数的示例:

```

Parallel.ForEach(collection, new ParallelOptions { MaxDegreeOfParallelism = Environment.ProcessorCount }, item=>

{

// 依次处理每个元素

});

```

在上述代码中，MaxDegreeOfParallelism属性用于设置并发线程数，Environment.ProcessorCount属性用于获取当前计算机的CPU核心数。

2. 利用分区处理

我们可以将集合分成更小的均衡部分，然后并行处理各个部分。这样可以更好地利用CPU多核心的并行能力，提高程序的执行效率。

下面是一个分区处理的示例:

```

Parallel.ForEach(Partitioner.Create(collection, true), item =>

{

// 依次处理每个元素

});

```

在上述代码中，我们使用Partitioner.Create方法创建了一个分区对象，并将该对象作为Parallel.ForEach方法的参数，以实现分区处理。

3. 利用CancellationToken取消执行

在Parallel.ForEach执行的过程中，如果出现某些异常情况或者其他原因需要中止执行，我们可以使用CancellationTokenSource来取消执行。这样可以避免程序因为永久堵塞而无法正常退出。

下面是一个CancellationToken的示例:

```

var cts = new CancellationTokenSource();

Parallel.ForEach(collection, new ParallelOptions { CancellationToken = cts.Token }, item =>

{

// 依次处理每个元素

if(condition) cts.Cancel(); // 取消执行

});

```

在上述代码中，我们使用CancellationTokenSource类创建了一个CancellationToken对象，然后将该对象作为ParallelOptions的参数，以实现取消执行的功能。

总结

Parallel.ForEach是.NET平台下的一个非常实用的技术，可以帮助我们提高程序的运行效率。在使用Parallel.ForEach方法时，我们需要注意设置并发线程数、分区处理以及使用CancellationToken等技巧，以达到最佳的运行效率。