نگاهی به Parallel Extensions در دات نت 4 بخش دوم

1 10 2010

در نوشته قبلی در مورد شیوه عملکرد و به کارگیری PLINQ و Parallel ها مطالبی خواندید. در این نوشتار قصد دارم در مورد Task ها (وظایف) صحبت کرده و مروری بر نکات مهم آن داشته باشیم.

  • Task چیست

Task کلاس جدیدی است که نماینده کاری است که قرار است انجام بدهید. تسکها نیز همانند Parallel ها فقط بر روی هسته های CPU زمی شوند. به این معنا که به تعداد هسته های CPU تسک ها خواهند توانست به طور همزمان اجرا شوند. متدها و کلاسهایی برای کنترل تسک ها فراهم شده تا امکان کنترل اجرای آنها و همزمان سازی آنها را مهیا کند.

تمامی پیچیدگی کار و اعمالی قرار است بر روی تسک ها انجام بشود توسط Task Scheduler (زمان بند وظایف) پیاده شده و انجام می شود. کاری که Task Scheduler انجام می دهد مدیریت اجرای تسک ها و کنترل نحوه تقسیم آنها در میان Thread های مختلف است.

فرایندی که هنگام کار با Task Scheduler اتفاق می افتد را اینگونه می توان شرح داد:

  • هنگام ایجاد تسک، آن به صف عمومی تسک ها اضافه می شود.
  • ایجاد Thread های «کارگر» مورد نیاز برای انجام کار تسک ها توسط مدیر Thread های دات نت (Thread pool). تعداد دقیق این thread ها بستگی به فاکتور های مختلفی از جمله تعداد هسته های cpu سیستم، حجم کارهای فعلی در جریان، نوع کار در جریان دارد. برای مثال اگر مدیر thread ها تشخصی دهد که فرایندها در مرحله کار با I/O دارای تاخیر هستند (مانند ذخیره یا دانلود فایل) تعداد thread بیشتری را برای افزایش سرعت ایجاد خواهد کرد. همچنین فرایند پشت زمینه ای هم همزمان هر 0.5 ثانیه پایان کار thread ها را بررسی می کند که اگر هیچ کدام به پایان نرسیده باشد، thread جدیدی را برای انجام کار ایجاد کند.
  • هر thread کارگر تسک ها را از صف عمومی تسک ها برداشته و به صف داخلی خود برای اجرا انتقال می دهد.
  • هر thread کارگر تسک های صف داخلی خود را انجام می دهد.
  • اگر هر thread صف داخلی خود را به پایان برساند، از صف thread های دیگر کارهای در انتظار را از آخر صف برداشته و پردازش می کند.
  • نموداری از فرایند بالا را مشاهده کنید:
روند کار مدیر تسک ها

روند کار مدیر تسک ها

  • ایجاد و مدیریت تسکها

ایجاد و به کار گیری تسک ها بسیار ساده و آسان است. برای ایجاد تسک از دو طریق می توان اقدام کرد. متد Task.Factory.StartNew که ورودی تابع مورد نظر (از نوع action delegate) را دریافت کرده و فورا شروع به کار می کند. مانند مثال زیر:

Task test = Task.Factory.StartNew(() => Console.WriteLine("hello"));

و یا اینکه مستقیما نمونه جدید از کلاس Task ایجاد کنید که ورودی آن هم تابع مورد نظر برای اجرا خواهد بود. برای اجرای تسک سپس باید متد Start را فرواخوانی بکنید:

Task test= new Task(() => Console.WriteLine("hello"));
test.Start();

انتظار برای پایان تسک

در حالت عادی اجرای تسک سبب مسدود شدن رویه در حال اجرا نخواهد شد. در صورتی که مایل باشید تا اجرای رویه را تا پایان تسک یا تسک های مورد نظر متوقف کنید از توابع زیر می توانید استفاده کنید.

متد Task.Wait سبب انتظار برای پایان تسک مورد نظر خواهد شد. برای انتظار به چندین تسک از متد Task.WaitAll استفاده کنید که چندین تسک را به عنوان ورودی دریافت می کند و رویه اجرای برنامه تا پایان همه آنها منتظر خواهد بود.

متد Task.WaitAny چندین ورودی تسک را دریافت می کند و تا زمانی که حداقل یکی از تسک ها به پایان برسد منتظر خواهد ماند. کاربرد این روش می تواند برای انجام عملی باشد که نتیجه مشابهی دارد و از روش متفاوت می توان استفاده کرد و نتیجه برایتان مهم است.

مثالی از کاربرد این متد ها:

Task task1 = Task.Factory.StartNew(() => Console.WriteLine("task 1"));
Task task2 = new Task(() => Console.WriteLine("hello task 2"));
Task task3 = Task.Factory.StartNew(() => Console.WriteLine("task 3")); 

task2.Start(); 

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

با استفاده از ویژگی IsComplete نیز میتوانید به پایان رسیدن یک تسک را مورد آزمایش قرار دهید.

ترتیب اجرا

در صورتی که نیاز داشته باشید تا حتما پس از پایان یک تسک، تسک بعدی اجرا شود تابع ContinueWith برای همین منظور در نظر گرفته شده است. این تابع باید بر روی تسک مورد نظر فراخوانی شود. در این صورت متد ارسالی به ContinueWith بعد از تسک مورد نظر فراخوانی خواهد شد.

Task task = Task.Factory.StartNew(() => Console.WriteLine(" task 1"))
.ContinueWith(x=>  Console.WriteLine("task 2") )
.ContinueWith(x=>  Console.WriteLine("task 3") )
.ContinueWith(x=>  Console.WriteLine("task 4") );

نکته: توجه کنید که در این مثال تسکها یکی پس از دیگری و فقط در صورت پایان هر تسک، تسک بعدی اجرا خواهد شد. (یعنی تسک ها به طور همزمان بر روی هسته های مختلف اجرا نخواهند شد)

همچنین تابع ContinueWith ورودی از نوع TaskContinuationOptions را دریافت می کند که امکان تعیین شرط برای اجرای تسک را فراهم و همچنین ویژگیهای ویژه ای را برای تسک تعیین می کند. برای مثال با تعیین TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted به عنوان شرط، تسک بعدی فقط در صورت شکست اجرای تسک قبلی اجرا خواهد شد. برای اطلاع بیشتر راجع به سایر مقادیر به راهنمای msdn مراجعه کنید.

دریافت خروجی از تسک

برای دریافت خروجی کافی هست که در متد تسک مورد نظر خروجی را ارسال کنیم ( در حقیقت داریم از Func delegate استفاده می کنیم). در این صورت خروجی از طریق ویژگی Result در دسترس خواهد بود.

var data = Task.Factory.StartNew(() => GetResult());
Console.WriteLine("Parallel task returned with value of {0}", data.Result);

Task<string> t = new Task<string>(()=>{
return "hello";
});
t.Start();
Console.WriteLine("The result is {0}", t.Result);

نکته: فراخوانی ویژگی Result در صورتی که هنوز تسک به پایان نرسیده سبب خواهد شد تا برنامه تا زمان پایان یافتن اجرای تسک و دریافت خروجی متوقف شود. برای جلوگیری از این اتفاق می توانید از ویژگی IsComplete یا روشهایی که خواندید استفاده کنید.

  • تداخل با UI

هنگام کار با thread ها نمی توانید مقادیر کنترل ها را تغییر بدهید به عبارت دیگر، به thread مربوط به GUI دسترسی نخواهید داشت. (این محدودیت به علت جلوگیری از مشکلات احتمالی توسط دات نت اعمال شده است).

با توجه به اینکه Task هم از thread ها برای اجرای متدهایش استفاده می کند همین مشکل نیز در استفاده از آنها وجود دارد. راه حل این مشکل بسیار ساده می باشد.

برای حل این مشکل با استفاده از تابع TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext که مدیر تسک های(TaskScheduler) جدیدی را برای thread فعلی ایجاد کرده و بر میگرداند. حال اگر این تابع را در فرم اجرا کنیم محیط اجرا در thread GUI قرار خواهد داشت. سپس کافی است تا این مقدار را به سازنده تسک و یا ادامه دهنده آن (ContinueWith) ارسال کنیم. در این صورت تسک مورد نظر در thread فرم اجرا خواهد شد و در نتیجه تغییر کنترل ها بدون مشکل میسر خواهد بود.

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    var ui = TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext();

    Task.Factory.StartNew(() =>
    {
        return LoadAndProcessImage(); // compute the image

    }).ContinueWith(t =>
    {

        pictureBox1.Image = t.Result; // display it

    }, ui);
}

در این مثال ابتدا پردازش مورد نظر انجام می شود سپس در تسک بعدی که در thread مربوط به GUI اجرا خواهد شد، نتیجه به کنترل تصویر تخصیص داده می شود.

موفق باشید.

  • منابع

APress – Pro .NET 4 Parallel Programming in C#
APress – Introducing .NET 4.0
What’s new in Beta 1 for the Task Parallel Library?

پ.ن: با پوزش از خوانندگان و دنبال کننگان به خاطر نامنظم و طولانی شدن آپدیت ها.

About these ads

کارها

Information

3 responses

5 10 2010
alireza

سلام دوست من
خوشحالم دوباره می نویسید
موفق باشید

5 10 2010
Salar

ممنون

8 10 2010
Parallel سازی برای دات نت 2 « نوشته های یک برنامه نویس

[…] که در دو پست قبلی مطالعه کردید در دات نت فریم ورک 4 قابلیت بسیار […]

پاسخی بگذارید

در پایین مشخصات خود را پر کنید یا برای ورود روی شمایل‌ها کلیک نمایید:

نشان‌وارهٔ وردپرس.کام

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری WordPress.com خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

تصویر توییتر

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Twitter خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس فیسبوک

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Facebook خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس گوگل+

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Google+ خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

درحال اتصال به %s




دنبال‌کردن

هر نوشتهٔ تازه‌ای را در نامه‌دان خود دریافت نمایید.

%d وب‌نوشت‌نویس این را دوست دارند: