Porady: korzystanie z parallel_invoke do przeprowadzania operacji równoległych
W tym przykładzie pokazano, jak za pomocą algorytmu concurrency::p arallel_invoke poprawić wydajność programu wykonującego wiele operacji na udostępnionym źródle danych. Ponieważ żadne operacje nie modyfikują źródła, można je wykonywać równolegle w prosty sposób.
Przykład: Tworzenie, inicjowanie i wykonywanie operacji na zmiennej
Rozważmy poniższy przykład kodu, który tworzy zmienną typu MyDataType, wywołuje funkcję w celu zainicjowania tej zmiennej, a następnie wykonuje wiele długotrwałych operacji na tych danych.
MyDataType data;
initialize_data(data);
lengthy_operation1(data);
lengthy_operation2(data);
lengthy_operation3(data);
lengthy_operation1Jeśli funkcje , lengthy_operation2i lengthy_operation3 nie modyfikują zmiennejMyDataType, te funkcje można wykonywać równolegle bez dodatkowych modyfikacji.
Przykład: Uruchamianie poprzedniego przykładu równolegle
Poniższy przykład modyfikuje poprzedni przykład, aby był uruchamiany równolegle. Algorytm parallel_invoke wykonuje każde zadanie równolegle i zwraca je po zakończeniu wszystkich zadań.
MyDataType data;
initialize_data(data);
concurrency::parallel_invoke(
[&data] { lengthy_operation1(data); },
[&data] { lengthy_operation2(data); },
[&data] { lengthy_operation3(data); }
);
Przykład: wykonywanie wielu operacji na pobranym pliku
Poniższy przykład pobiera aplikację Iliad firmy Homer z gutenberg.org i wykonuje wiele operacji na tym pliku. Przykład najpierw wykonuje te operacje szeregowo, a następnie wykonuje te same operacje równolegle.
// parallel-word-mining.cpp
// compile with: /EHsc /MD /DUNICODE /D_AFXDLL
#define _WIN32_WINNT 0x0501
#include <afxinet.h>
#include <ppl.h>
#include <string>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>
#include <algorithm>
using namespace concurrency;
using namespace std;
// Calls the provided work function and returns the number of milliseconds
// that it takes to call that function.
template <class Function>
__int64 time_call(Function&& f)
{
__int64 begin = GetTickCount();
f();
return GetTickCount() - begin;
}
// Downloads the file at the given URL.
CString get_http_file(CInternetSession& session, const CString& url);
// Adds each word in the provided string to the provided vector of strings.
void make_word_list(const wstring& text, vector<wstring>& words);
// Finds the most common words whose length are greater than or equal to the
// provided minimum.
vector<pair<wstring, size_t>> find_common_words(const vector<wstring>& words,
size_t min_length, size_t count);
// Finds the longest sequence of words that have the same first letter.
vector<wstring> find_longest_sequence(const vector<wstring>& words);
// Finds all pairs of palindromes that appear in the provided collection
// of words.
vector<pair<wstring, wstring>> find_palindromes(const vector<wstring>& words,
size_t min_length);
int wmain()
{
// Manages the network connection.
CInternetSession session(L"Microsoft Internet Browser");
// Download 'The Iliad' from gutenberg.org.
wcout << L"Downloading 'The Iliad'..." << endl;
wstring file = get_http_file(session, L"http://www.gutenberg.org/files/6130/6130-0.txt");
wcout << endl;
// Convert the text to a list of individual words.
vector<wstring> words;
make_word_list(file, words);
// Compare the time that it takes to perform several operations on the data
// serially and in parallel.
__int64 elapsed;
vector<pair<wstring, size_t>> common_words;
vector<wstring> longest_sequence;
vector<pair<wstring, wstring>> palindromes;
wcout << L"Running serial version...";
elapsed = time_call([&] {
common_words = find_common_words(words, 5, 9);
longest_sequence = find_longest_sequence(words);
palindromes = find_palindromes(words, 5);
});
wcout << L" took " << elapsed << L" ms." << endl;
wcout << L"Running parallel version...";
elapsed = time_call([&] {
parallel_invoke(
[&] { common_words = find_common_words(words, 5, 9); },
[&] { longest_sequence = find_longest_sequence(words); },
[&] { palindromes = find_palindromes(words, 5); }
);
});
wcout << L" took " << elapsed << L" ms." << endl;
wcout << endl;
// Print results.
wcout << L"The most common words that have five or more letters are:"
<< endl;
for_each(begin(common_words), end(common_words),
[](const pair<wstring, size_t>& p) {
wcout << L" " << p.first << L" (" << p.second << L")" << endl;
});
wcout << L"The longest sequence of words that have the same first letter is:"
<< endl << L" ";
for_each(begin(longest_sequence), end(longest_sequence),
[](const wstring& s) {
wcout << s << L' ';
});
wcout << endl;
wcout << L"The following palindromes appear in the text:" << endl;
for_each(begin(palindromes), end(palindromes),
[](const pair<wstring, wstring>& p) {
wcout << L" " << p.first << L" " << p.second << endl;
});
}
// Downloads the file at the given URL.
CString get_http_file(CInternetSession& session, const CString& url)
{
CString result;
// Reads data from an HTTP server.
CHttpFile* http_file = NULL;
try
{
// Open URL.
http_file = reinterpret_cast<CHttpFile*>(session.OpenURL(url, 1));
// Read the file.
if(http_file != NULL)
{
UINT bytes_read;
do
{
char buffer[10000];
bytes_read = http_file->Read(buffer, sizeof(buffer));
result += buffer;
}
while (bytes_read > 0);
}
}
catch (CInternetException)
{
// TODO: Handle exception
}
// Clean up and return.
delete http_file;
return result;
}
// Adds each word in the provided string to the provided vector of strings.
void make_word_list(const wstring& text, vector<wstring>& words)
{
// Add continuous sequences of alphanumeric characters to the
// string vector.
wstring current_word;
for_each(begin(text), end(text), [&](wchar_t ch) {
if (!iswalnum(ch))
{
if (current_word.length() > 0)
{
words.push_back(current_word);
current_word.clear();
}
}
else
{
current_word += ch;
}
});
}
// Finds the most common words whose length are greater than or equal to the
// provided minimum.
vector<pair<wstring, size_t>> find_common_words(const vector<wstring>& words,
size_t min_length, size_t count)
{
typedef pair<wstring, size_t> pair;
// Counts the occurrences of each word.
map<wstring, size_t> counts;
for_each(begin(words), end(words), [&](const wstring& word) {
// Increment the count of words that are at least the minimum length.
if (word.length() >= min_length)
{
auto find = counts.find(word);
if (find != end(counts))
find->second++;
else
counts.insert(make_pair(word, 1));
}
});
// Copy the contents of the map to a vector and sort the vector by
// the number of occurrences of each word.
vector<pair> wordvector;
copy(begin(counts), end(counts), back_inserter(wordvector));
sort(begin(wordvector), end(wordvector), [](const pair& x, const pair& y) {
return x.second > y.second;
});
size_t size = min(wordvector.size(), count);
wordvector.erase(begin(wordvector) + size, end(wordvector));
return wordvector;
}
// Finds the longest sequence of words that have the same first letter.
vector<wstring> find_longest_sequence(const vector<wstring>& words)
{
// The current sequence of words that have the same first letter.
vector<wstring> candidate_list;
// The longest sequence of words that have the same first letter.
vector<wstring> longest_run;
for_each(begin(words), end(words), [&](const wstring& word) {
// Initialize the candidate list if it is empty.
if (candidate_list.size() == 0)
{
candidate_list.push_back(word);
}
// Add the word to the candidate sequence if the first letter
// of the word is the same as each word in the sequence.
else if (word[0] == candidate_list[0][0])
{
candidate_list.push_back(word);
}
// The initial letter has changed; reset the candidate list.
else
{
// Update the longest sequence if needed.
if (candidate_list.size() > longest_run.size())
longest_run = candidate_list;
candidate_list.clear();
candidate_list.push_back(word);
}
});
return longest_run;
}
// Finds all pairs of palindromes that appear in the provided collection
// of words.
vector<pair<wstring, wstring>> find_palindromes(const vector<wstring>& words,
size_t min_length)
{
typedef pair<wstring, wstring> pair;
vector<pair> result;
// Copy the words to a new vector object and sort that vector.
vector<wstring> wordvector;
copy(begin(words), end(words), back_inserter(wordvector));
sort(begin(wordvector), end(wordvector));
// Add each word in the original collection to the result whose palindrome
// also exists in the collection.
for_each(begin(words), end(words), [&](const wstring& word) {
if (word.length() >= min_length)
{
wstring rev = word;
reverse(begin(rev), end(rev));
if (rev != word && binary_search(begin(wordvector), end(wordvector), rev))
{
auto candidate1 = make_pair(word, rev);
auto candidate2 = make_pair(rev, word);
if (find(begin(result), end(result), candidate1) == end(result) &&
find(begin(result), end(result), candidate2) == end(result))
result.push_back(candidate1);
}
}
});
return result;
}
W tym przykładzie są generowane następujące przykładowe dane wyjściowe.
Downloading 'The Iliad'...
Running serial version... took 953 ms.
Running parallel version... took 656 ms.
The most common words that have five or more letters are:
their (953)
shall (444)
which (431)
great (398)
Hector (349)
Achilles (309)
through (301)
these (268)
chief (259)
The longest sequence of words that have the same first letter is:
through the tempest to the tented
The following palindromes appear in the text:
spots stops
speed deeps
keels sleek
W tym przykładzie użyto algorytmu parallel_invoke do wywołania wielu funkcji, które działają na tym samym źródle danych. Algorytm umożliwia parallel_invoke równoległe wywoływanie dowolnego zestawu funkcji, a nie tylko tych, które działają na tych samych danych.
parallel_invoke Ponieważ algorytm wywołuje każdą funkcję pracy równolegle, jej wydajność jest ograniczona przez funkcję, która zajmuje najdłuższy czas (czyli jeśli środowisko uruchomieniowe przetwarza każdą funkcję na osobnym procesorze). Jeśli ten przykład wykonuje więcej zadań równolegle niż liczba dostępnych procesorów, na każdym procesorze można uruchomić wiele zadań. W takim przypadku wydajność jest ograniczona przez grupę zadań, które trwa najdłużej.
Ponieważ ten przykład wykonuje trzy zadania równolegle, nie należy oczekiwać skalowania wydajności na komputerach z więcej niż trzema procesorami. Aby zwiększyć wydajność, można podzielić najdłużej działające zadania na mniejsze zadania i uruchamiać te zadania równolegle.
Możesz użyć algorytmu parallel_invoke zamiast współbieżności::task_group i klas współbieżności::structured_task_group , jeśli nie potrzebujesz obsługi anulowania. Aby zapoznać się z przykładem porównującym użycie algorytmu parallel_invoke a grupami zadań, zobacz Instrukcje: używanie parallel_invoke do zapisywania równoległej procedury sortowania.
Kompilowanie kodu
Aby skompilować kod, skopiuj go, a następnie wklej go w projekcie programu Visual Studio lub wklej go w pliku o nazwie parallel-word-mining.cpp , a następnie uruchom następujące polecenie w oknie wiersza polecenia programu Visual Studio.
cl.exe /EHsc /MD /DUNICODE /D_AFXDLL parallel-word-mining.cpp