初识 PLINQ

近几年 Microsoft 推出的并行计算编程模型，PLINQ 要占到中心位置。LINQ 是语言集成查询(Language-Integrated Query )的缩写，.NET 框架 3.5 的新特性，它试图在对象领域和数据领域之间架起了一座桥。传统上，数据是SQL的天下，而面向对象语言（如Java，C#等）在编程语言领域称雄，二者之间的沟通很费周章，在编程语言里拼接SQL字串不仅繁琐，而且还容易产生安全漏洞。这时，LINQ出现了，它说：“查询要是语言的一部分！”

PLINQ 是 LINQ 的并行扩展，是 .NET 框架 4.0 的一部分，它的台词是：“程序员写LINQ查询，之后的并行化有我！”

它的重要性来自一下几点：

1. 自2005年以来，摩尔定律失效，单个CPU性能提升有限，多核成为趋势，提高并行程序设计的效率成为对平台提供者来说很紧急的问题。

2. 两种高级并行性：数据并行与任务并行的竞争决出了结果。多年任务并行（多线程及其它）的实践证明了并发复杂性无法有效控制。而数据并行随着Google的MapReduce算法的倍受推崇而得到公认：“Many-Core 时代并行与分布式计算的解决之道”。

3. PLINQ是挖掘数据并行性的解决方案，这种设计是因为数据并行性的众望所归。

下面这个图简要讲解了 PLINQ 的原理：并行任务数和分配方式由数据分割决定的，也就是数据的特性决定并行计算的方式：

数据源最好IList，这样数据分割效率更高。

下面是“判断100000000后100000个自然数是否为素数”的例子：

static int[] arr = Enumerable.Range(100000000, 100000).ToArray();

        static void Main(string[] args)
        {
            Utils.Measure("Sequential", () =>
                {
                    bool[] results = new bool[arr.Length];
                    for (int i = 0; i < arr.Length; i++)
                    {
                        results[i] = Utils.IsPrime(arr[i]);
                    }
                });

            Utils.Measure("LINQ", () =>
            {
                bool[] results = arr.
                    Select(x => Utils.IsPrime(x)).
                    ToArray();
            });

            Utils.Measure("PLINQ", () =>
            {
                bool[] results = arr.AsParallel().AsOrdered().
                    Select(x => Utils.IsPrime(x)).
                    ToArray();
            });
        }

上述代码用到了两个辅助方法（判断素数和计时）：

class Utils
    { 
        public static void Measure(string name, Action func)
        {
            Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
            stopwatch.Start();
            func();
            stopwatch.Stop();
            Console.WriteLine("-------------------------");
            Console.WriteLine("      " + name);
            Console.WriteLine("      Time: " + stopwatch.ElapsedMilliseconds + " ms");
            Console.WriteLine("-------------------------");

        }

        public static bool IsPrime(long x)
        {
            if (x <= 2) return x == 2;
            if (x % 2 == 0) return false;

            long sqrtx = (long)Math.Ceiling(Math.Sqrt(x));
            for (long i = 3; i <= sqrtx; i++)
            {
                if (x % i == 0) return false;
            }
            return true;
        }
    }

在双核机器上执行的结果：

可见LINQ 与简单的顺许方法性能相当，而PLINQ大致得到线性加速比！

细心的朋友可能已经注意到了，上述例子中数据源是在内存里的。如果要支持更多类型数据源，比如SQL Server，则需要相应的 LINQ Provider，比如：

http://www.sheltonblog.com/archive/2008/07/11/list-of-linq-providers.aspx