Klasse System.Threading.Tasks.TaskScheduler
In dit artikel vindt u aanvullende opmerkingen in de referentiedocumentatie voor deze API.
De TaskScheduler klasse vertegenwoordigt een taakplanner. Een taakplanner zorgt ervoor dat het werk van een taak uiteindelijk wordt uitgevoerd.
De standaardtaakplanner biedt werk stelen voor taakverdeling, threadinjectie/buitengebruikstelling voor maximale doorvoer en algehele goede prestaties. Dit moet voldoende zijn voor de meeste scenario's.
De TaskScheduler klasse fungeert ook als uitbreidingspunt voor alle aanpasbare planningslogica. Dit omvat mechanismen zoals het plannen van een taak voor uitvoering en hoe geplande taken moeten worden blootgesteld aan foutopsporingsprogramma's. Als u speciale functionaliteit nodig hebt, kunt u een aangepaste planner maken en deze inschakelen voor specifieke taken of query's.
De standaardtaakplanner en de threadgroep
De standaardplanner voor de taakparallelbibliotheek en PLINQ maakt gebruik van de .NET-threadgroep, die wordt vertegenwoordigd door de klasse, om werk in de ThreadPool wachtrij te plaatsen en uit te voeren. De threadpool gebruikt de informatie die door het Task type wordt verstrekt om efficiënt ondersteuning te bieden voor de fijnmazige parallelle uitvoering (kortstondige werkeenheden) die parallelle taken en query's vaak vertegenwoordigen.
De globale wachtrij versus lokale wachtrijen
De threadpool onderhoudt een globale FIFO-wachtrij (first-in, first-out) voor threads in elk toepassingsdomein. Wanneer een programma de ThreadPool.QueueUserWorkItem (of ThreadPool.UnsafeQueueUserWorkItem) methode aanroept, wordt het werk in deze gedeelde wachtrij geplaatst en uiteindelijk in de wachtrij geplaatst op de volgende thread die beschikbaar komt. Vanaf .NET Framework 4 maakt deze wachtrij gebruik van een vergrendelingsvrij algoritme dat lijkt op de ConcurrentQueue<T> klasse. Door deze implementatie zonder vergrendeling te gebruiken, besteedt de threadpool minder tijd aan het werkitems in wachtrijen en de wachtrijen. Dit prestatievoordeel is beschikbaar voor alle programma's die gebruikmaken van de threadgroep.
Taken op het hoogste niveau, taken die niet in de context van een andere taak worden gemaakt, worden net als elk ander werkitem in de globale wachtrij geplaatst. Geneste of onderliggende taken, die in de context van een andere taak worden gemaakt, worden echter heel anders verwerkt. Een onderliggende of geneste taak wordt in een lokale wachtrij geplaatst die specifiek is voor de thread waarop de bovenliggende taak wordt uitgevoerd. De bovenliggende taak kan een taak op het hoogste niveau zijn of het onderliggende element van een andere taak. Wanneer deze thread klaar is voor meer werk, wordt deze eerst in de lokale wachtrij weergegeven. Als werkitems daar wachten, kunnen ze snel worden geopend. De lokale wachtrijen worden geopend in de laatste, first-out volgorde (LIFO) om de lokaliteit van de cache te behouden en conflicten te verminderen. Zie Gekoppelde en losgekoppelde onderliggende taken voor meer informatie over onderliggende taken en geneste taken.
Het gebruik van lokale wachtrijen vermindert niet alleen de druk op de globale wachtrij, maar maakt ook gebruik van gegevenslocatie. Werkitems in de lokale wachtrij verwijzen vaak naar gegevensstructuren die zich fysiek in het geheugen bevinden. In deze gevallen bevinden de gegevens zich al in de cache nadat de eerste taak is uitgevoerd en kunnen ze snel worden geopend. Zowel Parallel LINQ (PLINQ) als de Parallel klasse maken uitgebreid gebruik van geneste taken en onderliggende taken en bereiken aanzienlijke versnellingen met behulp van de lokale werkwachtrijen.
Werk stelen
Vanaf .NET Framework 4 beschikt de threadpool ook over een algoritme voor werk stelen om ervoor te zorgen dat er geen threads inactief zijn terwijl anderen nog steeds in hun wachtrijen werken. Wanneer een thread-pool gereed is voor meer werk, kijkt deze eerst naar het hoofd van de lokale wachtrij, vervolgens in de globale wachtrij en vervolgens in de lokale wachtrijen van andere threads. Als er een werkitem wordt gevonden in de lokale wachtrij van een andere thread, past het eerst heuristiek toe om ervoor te zorgen dat het werk efficiënt kan worden uitgevoerd. Als dat mogelijk is, wordt het werkitem uit de staart (in FIFO-volgorde) in de wachtrij geplaatst. Dit vermindert conflicten in elke lokale wachtrij en behoudt de locatie van gegevens. Deze architectuur helpt de load balancer van de threadpool efficiënter te werken dan in eerdere versies.
Langlopende taken
Mogelijk wilt u expliciet voorkomen dat een taak in een lokale wachtrij wordt geplaatst. U weet bijvoorbeeld dat een bepaald werkitem relatief lang wordt uitgevoerd en waarschijnlijk alle andere werkitems in de lokale wachtrij blokkeert. In dit geval kunt u de System.Threading.Tasks.TaskCreationOptions optie opgeven, die een hint biedt aan de planner dat een extra thread mogelijk vereist is voor de taak, zodat de voortgang van andere threads of werkitems in de lokale wachtrij niet wordt geblokkeerd. Door deze optie te gebruiken, vermijdt u de threadpool volledig, inclusief de globale en lokale wachtrijen.
Taak inlining
In sommige gevallen waarop een Task wordt gewacht, kan deze synchroon worden uitgevoerd op de thread die de wachtbewerking uitvoert. Dit verbetert de prestaties door de noodzaak van een extra thread te voorkomen en in plaats daarvan de bestaande thread te gebruiken, die anders zou zijn geblokkeerd. Als u fouten wilt voorkomen als gevolg van reentrancy, treedt taakopzet alleen op wanneer het wachtdoel wordt gevonden in de lokale wachtrij van de relevante thread.
Een synchronisatiecontext opgeven
U kunt de TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext methode gebruiken om op te geven dat een taak moet worden gepland voor uitvoering op een bepaalde thread. Dit is handig in frameworks zoals Windows Forms en Windows Presentation Foundation, waarbij de toegang tot objecten van de gebruikersinterface vaak wordt beperkt tot code die wordt uitgevoerd op dezelfde thread waarop het UI-object is gemaakt.
In het volgende voorbeeld wordt de TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext methode in een WPF-app (Windows Presentation Foundation) gebruikt om een taak te plannen op dezelfde thread waarop het besturingselement gebruikersinterface (UI) is gemaakt. In het voorbeeld wordt een mozaïek gemaakt van afbeeldingen die willekeurig zijn geselecteerd uit een opgegeven map. De WPF-objecten worden gebruikt om de afbeeldingen te laden en het formaat ervan te wijzigen. De onbewerkte pixels worden vervolgens doorgegeven aan een taak die gebruikmaakt van een For lus om de pixelgegevens naar een grote matrix met één byte te schrijven. Er is geen synchronisatie vereist omdat er geen twee tegels dezelfde matrixelementen in beslag nemen. De tegels kunnen ook in elke volgorde worden geschreven omdat hun positie onafhankelijk van een andere tegel wordt berekend. De grote matrix wordt vervolgens doorgegeven aan een taak die wordt uitgevoerd op de UI-thread, waarbij de pixelgegevens worden geladen in een besturingselement Afbeelding.
Het voorbeeld verplaatst gegevens van de UI-thread, wijzigt deze met behulp van parallelle lussen en Task objecten en geeft deze vervolgens weer door aan een taak die wordt uitgevoerd op de UI-thread. Deze methode is handig wanneer u de taakparallelbibliotheek moet gebruiken om bewerkingen uit te voeren die niet worden ondersteund door de WPF-API of niet snel genoeg zijn. Een andere manier om een afbeeldingsmozaïek in WPF te maken, is door een System.Windows.Controls.WrapPanel besturingselement te gebruiken en er afbeeldingen aan toe te voegen. Het WrapPanel handvat het werk van het plaatsen van de tegels. Dit werk kan echter alleen worden uitgevoerd op de UI-thread.
using System;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows;
using System.Windows.Media;
using System.Windows.Media.Imaging;
namespace WPF_CS1
{
/// <summary>
/// Interaction logic for MainWindow.xaml
/// </summary>
public partial class MainWindow : Window
{
private int fileCount;
int colCount;
int rowCount;
private int tilePixelHeight;
private int tilePixelWidth;
private int largeImagePixelHeight;
private int largeImagePixelWidth;
private int largeImageStride;
PixelFormat format;
BitmapPalette palette = null;
public MainWindow()
{
InitializeComponent();
// For this example, values are hard-coded to a mosaic of 8x8 tiles.
// Each tile is 50 pixels high and 66 pixels wide and 32 bits per pixel.
colCount = 12;
rowCount = 8;
tilePixelHeight = 50;
tilePixelWidth = 66;
largeImagePixelHeight = tilePixelHeight * rowCount;
largeImagePixelWidth = tilePixelWidth * colCount;
largeImageStride = largeImagePixelWidth * (32 / 8);
this.Width = largeImagePixelWidth + 40;
image.Width = largeImagePixelWidth;
image.Height = largeImagePixelHeight;
}
private void button_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
// For best results use 1024 x 768 jpg files at 32bpp.
string[] files = System.IO.Directory.GetFiles(@"C:\Users\Public\Pictures\Sample Pictures\", "*.jpg");
fileCount = files.Length;
Task<byte[]>[] images = new Task<byte[]>[fileCount];
for (int i = 0; i < fileCount; i++)
{
int x = i;
images[x] = Task.Factory.StartNew(() => LoadImage(files[x]));
}
// When they've all been loaded, tile them into a single byte array.
var tiledImage = Task.Factory.ContinueWhenAll(
images, (i) => TileImages(i));
// We are currently on the UI thread. Save the sync context and pass it to
// the next task so that it can access the UI control "image".
var UISyncContext = TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext();
// On the UI thread, put the bytes into a bitmap and
// display it in the Image control.
var t3 = tiledImage.ContinueWith((antecedent) =>
{
// Get System DPI.
Matrix m = PresentationSource.FromVisual(Application.Current.MainWindow)
.CompositionTarget.TransformToDevice;
double dpiX = m.M11;
double dpiY = m.M22;
BitmapSource bms = BitmapSource.Create(largeImagePixelWidth,
largeImagePixelHeight,
dpiX,
dpiY,
format,
palette, //use default palette
antecedent.Result,
largeImageStride);
image.Source = bms;
}, UISyncContext);
}
byte[] LoadImage(string filename)
{
// Use the WPF BitmapImage class to load and
// resize the bitmap. NOTE: Only 32bpp formats are supported correctly.
// Support for additional color formats is left as an exercise
// for the reader. For more information, see documentation for ColorConvertedBitmap.
BitmapImage bitmapImage = new BitmapImage();
bitmapImage.BeginInit();
bitmapImage.UriSource = new Uri(filename);
bitmapImage.DecodePixelHeight = tilePixelHeight;
bitmapImage.DecodePixelWidth = tilePixelWidth;
bitmapImage.EndInit();
format = bitmapImage.Format;
int size = (int)(bitmapImage.Height * bitmapImage.Width);
int stride = (int)bitmapImage.Width * 4;
byte[] dest = new byte[stride * tilePixelHeight];
bitmapImage.CopyPixels(dest, stride, 0);
return dest;
}
int Stride(int pixelWidth, int bitsPerPixel)
{
return (((pixelWidth * bitsPerPixel + 31) / 32) * 4);
}
// Map the individual image tiles to the large image
// in parallel. Any kind of raw image manipulation can be
// done here because we are not attempting to access any
// WPF controls from multiple threads.
byte[] TileImages(Task<byte[]>[] sourceImages)
{
byte[] largeImage = new byte[largeImagePixelHeight * largeImageStride];
int tileImageStride = tilePixelWidth * 4; // hard coded to 32bpp
Random rand = new Random();
Parallel.For(0, rowCount * colCount, (i) =>
{
// Pick one of the images at random for this tile.
int cur = rand.Next(0, sourceImages.Length);
byte[] pixels = sourceImages[cur].Result;
// Get the starting index for this tile.
int row = i / colCount;
int col = (int)(i % colCount);
int idx = ((row * (largeImageStride * tilePixelHeight)) + (col * tileImageStride));
// Write the pixels for the current tile. The pixels are not contiguous
// in the array, therefore we have to advance the index by the image stride
// (minus the stride of the tile) for each scanline of the tile.
int tileImageIndex = 0;
for (int j = 0; j < tilePixelHeight; j++)
{
// Write the next scanline for this tile.
for (int k = 0; k < tileImageStride; k++)
{
largeImage[idx++] = pixels[tileImageIndex++];
}
// Advance to the beginning of the next scanline.
idx += largeImageStride - tileImageStride;
}
});
return largeImage;
}
}
}
Partial Public Class MainWindow : Inherits Window
Dim fileCount As Integer
Dim colCount As Integer
Dim rowCount As Integer
Dim tilePixelHeight As Integer
Dim tilePixelWidth As Integer
Dim largeImagePixelHeight As Integer
Dim largeImagePixelWidth As Integer
Dim largeImageStride As Integer
Dim format As PixelFormat
Dim palette As BitmapPalette = Nothing
Public Sub New()
InitializeComponent()
' For this example, values are hard-coded to a mosaic of 8x8 tiles.
' Each tile Is 50 pixels high and 66 pixels wide and 32 bits per pixel.
colCount = 12
rowCount = 8
tilePixelHeight = 50
tilePixelWidth = 66
largeImagePixelHeight = tilePixelHeight * rowCount
largeImagePixelWidth = tilePixelWidth * colCount
largeImageStride = largeImagePixelWidth * (32 / 8)
Me.Width = largeImagePixelWidth + 40
image.Width = largeImagePixelWidth
image.Height = largeImagePixelHeight
End Sub
Private Sub button_Click(sender As Object, e As RoutedEventArgs) _
Handles button.Click
' For best results use 1024 x 768 jpg files at 32bpp.
Dim files() As String = System.IO.Directory.GetFiles("C:\Users\Public\Pictures\Sample Pictures\", "*.jpg")
fileCount = files.Length
Dim images(fileCount - 1) As Task(Of Byte())
For i As Integer = 0 To fileCount - 1
Dim x As Integer = i
images(x) = Task.Factory.StartNew(Function() LoadImage(files(x)))
Next
' When they have all been loaded, tile them into a single byte array.
'var tiledImage = Task.Factory.ContinueWhenAll(
' images, (i) >= TileImages(i));
' Dim tiledImage As Task(Of Byte()) = Task.Factory.ContinueWhenAll(images, Function(i As Task(Of Byte())) TileImages(i))
Dim tiledImage = Task.Factory.ContinueWhenAll(images, Function(i As Task(Of Byte())()) TileImages(i))
' We are currently on the UI thread. Save the sync context and pass it to
' the next task so that it can access the UI control "image1".
Dim UISyncContext = TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext()
' On the UI thread, put the bytes into a bitmap and
' display it in the Image control.
Dim t3 = tiledImage.ContinueWith(Sub(antecedent)
' Get System DPI.
Dim m As Matrix = PresentationSource.FromVisual(Application.Current.MainWindow).CompositionTarget.TransformToDevice
Dim dpiX As Double = m.M11
Dim dpiY As Double = m.M22
' Use the default palette in creating the bitmap.
Dim bms As BitmapSource = BitmapSource.Create(largeImagePixelWidth,
largeImagePixelHeight,
dpiX,
dpiY,
format,
palette,
antecedent.Result,
largeImageStride)
image.Source = bms
End Sub, UISyncContext)
End Sub
Public Function LoadImage(filename As String) As Byte()
' Use the WPF BitmapImage class to load and
' resize the bitmap. NOTE: Only 32bpp formats are supported correctly.
' Support for additional color formats Is left as an exercise
' for the reader. For more information, see documentation for ColorConvertedBitmap.
Dim bitmapImage As New BitmapImage()
bitmapImage.BeginInit()
bitmapImage.UriSource = New Uri(filename)
bitmapImage.DecodePixelHeight = tilePixelHeight
bitmapImage.DecodePixelWidth = tilePixelWidth
bitmapImage.EndInit()
format = bitmapImage.Format
Dim size As Integer = CInt(bitmapImage.Height * bitmapImage.Width)
Dim stride As Integer = CInt(bitmapImage.Width * 4)
Dim dest(stride * tilePixelHeight - 1) As Byte
bitmapImage.CopyPixels(dest, stride, 0)
Return dest
End Function
Function Stride(pixelWidth As Integer, bitsPerPixel As Integer) As Integer
Return (((pixelWidth * bitsPerPixel + 31) / 32) * 4)
End Function
' Map the individual image tiles to the large image
' in parallel. Any kind of raw image manipulation can be
' done here because we are Not attempting to access any
' WPF controls from multiple threads.
Function TileImages(sourceImages As Task(Of Byte())()) As Byte()
Dim largeImage(largeImagePixelHeight * largeImageStride - 1) As Byte
Dim tileImageStride As Integer = tilePixelWidth * 4 ' hard coded To 32bpp
Dim rand As New Random()
Parallel.For(0, rowCount * colCount, Sub(i)
' Pick one of the images at random for this tile.
Dim cur As Integer = rand.Next(0, sourceImages.Length)
Dim pixels() As Byte = sourceImages(cur).Result
' Get the starting index for this tile.
Dim row As Integer = i \ colCount
Dim col As Integer = i Mod colCount
Dim idx As Integer = ((row * (largeImageStride * tilePixelHeight)) + (col * tileImageStride))
' Write the pixels for the current tile. The pixels are Not contiguous
' in the array, therefore we have to advance the index by the image stride
' (minus the stride of the tile) for each scanline of the tile.
Dim tileImageIndex As Integer = 0
For j As Integer = 0 To tilePixelHeight - 1
' Write the next scanline for this tile.
For k As Integer = 0 To tileImageStride - 1
largeImage(idx) = pixels(tileImageIndex)
idx += 1
tileImageIndex += 1
Next
' Advance to the beginning of the next scanline.
idx += largeImageStride - tileImageStride
Next
End Sub)
Return largeImage
End Function
End Class
Als u het voorbeeld wilt maken, maakt u een WPF-toepassingsproject in Visual Studio en noemt u dit WPF_CS1 (voor een C# WPF-project) of WPF_VB1 (voor een Visual Basic WPF-project). Ga daarna als volgt te werk:
Sleep in de ontwerpweergave een Image besturingselement van de Werkset naar de linkerbovenhoek van het ontwerpoppervlak. Geef in het tekstvak Naam van het venster Eigenschappen de naam van het besturingselement 'afbeelding'.
Sleep een Button besturingselement van de Werkset naar het linkerondergedeelte van het toepassingsvenster. Geef in de XAML-weergave de Content eigenschap van de knop op als 'Een mozaïek maken' en geef Width de eigenschap op als '100'. Verbinding maken de Click gebeurtenis met de
button_Clickgebeurtenishandler die is gedefinieerd in de code van het voorbeeld door deze toe te voegenClick="button_Click"aan het<Button>element. Geef in het tekstvak Naam van het venster Eigenschappen de naam van het besturingselement 'knop'.Vervang de volledige inhoud van het MainWindow.xaml.cs- of MainWindow.xaml.vb-bestand door de code uit dit voorbeeld. Zorg ervoor dat de naam van de werkruimte overeenkomt met de projectnaam voor een C# WPF-project.
In het voorbeeld worden JPEG-afbeeldingen gelezen uit een map met de naam C:\Users\Public\Pictures\Sample Pictures. Maak de map en plaats er enkele afbeeldingen in, of wijzig het pad om te verwijzen naar een andere map die afbeeldingen bevat.
In dit voorbeeld gelden enkele beperkingen. Er worden bijvoorbeeld slechts 32 bits-afbeeldingen per pixel ondersteund; afbeeldingen in andere indelingen zijn beschadigd door het BitmapImage object tijdens de bewerking voor het wijzigen van het formaat. De bronafbeeldingen moeten ook allemaal groter zijn dan de tegelgrootte. Als verdere oefening kunt u functionaliteit toevoegen om meerdere pixelindelingen en bestandsgrootten te verwerken.
