Question

我正在尝试将此主要筛选功能转移到使用Parallel.For，因此它可以使用多个核心。

然而，当我运行它时，b变量的值似乎随机跳跃甚至根本不会改变，尤其是对于更高的To值。

static List<long> Sieve(long To)
{
    long f = 0;
    To /= 2;

    List<long> Primes = new List<long>();
    bool[] Trues = new bool[To];

    if (To > 0)
        Primes.Add(2);

    long b = 0;

    Parallel.For(1L, To, a =>
    {
        b++;

        if (Trues[b])
            return;

        f = 2 * b + 1;
        Primes.Add(f);

        for (long j = f + b; j < To; j += f)
            Trues[j] = true;
    });

    return Primes;
}

发生了什么，我怎么能阻止这种情况发生？

Answer 1

这里面临的问题叫做race conditions，当多个CPU核心将相同的变量加载到各自的缓存中，然后处理它，然后将值写回RAM时，会发生什么。显然，写回RAM的值可能在此期间已经过时（例如，当核心在用另一个值覆盖之前加载变量时）

首先：我不会使用b++而是使用int i = Interlocked.Increment(ref b);。 Interlocked.Increment确保没有2个线程尝试同时递增相同的值。结果是递增的值将保存到变量i中。这是非常重要，因为您需要该值在for循环的每次迭代中保持不变，否则这是不可能的，因为其他线程将递增此变量。

接下来是变量f和a（定义为For-iterator）。忘记f，请改用a。

f = 2 * b + 1; // wrong
a = 2 * b + 1; // correct

最后：System.Collections.Generic.List是 NOT ，我重复（因为它很重要） NOT 线程安全。有关详细信息，请参阅http://msdn.microsoft.com/en-us/library/6sh2ey19.aspx。

Primes.Add(f); // will likely break something
lock (Primes)  // LOCK the list
{
    Primes.Add(a); // don't forget, we're using 'a' instead of 'f' now
}

lock关键字仅接受引用类型变量作为参数，这是因为锁定变量 NOT 会阻止另一个线程访问它。相反，您可以将其想象为在引用顶部设置标志，以便发出其他线程的信号I'm working here, please do not disturb!

当然，如果另一个线程试图访问Primes而没有要求事先锁定它，那么该线程仍然可以访问该变量。

你应该已经学会了所有这些，因为Parallel Prime Sieve是第一次学习多线程时最常见的初学练习之一。

修改

完成上述所有步骤后，程序不应该运行; 然而这并不意味着解决方案是正确的，或者您已经获得了加速，因为您的许多线程将会重复工作。

假设Thread a有责任标记3的每个倍数，而Thread n则负责标记9的倍数。当按顺序运行时，Thread n开始处理9的倍数，它将看到9已经是另一个（素数）的倍数。但是，由于您的代码现在是并行的，因此无保证将在时间Thread n开始工作时标记9。更不用说 - 因为9可能没有标记 - 可能会被添加到素数列表中。

因此，您必须顺序查找1和To的平方根之间的所有素数。为什么To的平方根？这是你必须自己找到的东西。

一旦找到从1到To的平方根的所有素数，就可以使用之前找到的所有素数来启动平行素数筛，以找到其余的素数。

最后一个值得注意的一点是，Primes只应在 Trues填充后才构建。那是因为：

1。您的线程只需将2的倍数处理为To的平方根，因此在当前实现中不会再向{{1}添加任何元素超越根。

2。如果您选择让线程超越root，那么您将遇到问题，您的某个线程将很快向Primes添加非素数在另一个线程将该数字标记为非素数之前，这不是您想要的。

3。即使您很幸运且Primes的所有元素确实都是1到Primes之间的所有素数，它们可能不一定是有序的，要求To先排序。

Answer 2

b跨线程共享。如果多个线程同时敲响那个糟糕的变量，那么你会发生什么呢？

似乎b和a在您的代码中总是相等（或者相差一个）。使用a。并同步访问所有其他共享状态（如列表）。

Answer 3

欢迎来到精彩的多线程世界。

马上，我可以看到循环的每次迭代都会b++，然后在整个过程中使用b。这意味着循环的每次迭代都将在所有其他迭代中修改b的值。

您可能想要做的是使用内联函数中提供的a变量，这与您在b中尝试的完全相同。如果不是这种情况，那么你应该研究锁定b并将其值复制到本地（每个迭代）变量，然后再对其进行处理。

试试这个，让我知道你想做什么：

static List<long> Sieve(long To)
{
    To /= 2;

    List<long> Primes = new List<long>();

    if (To > 0)
        Primes.Add(2);

    Parallel.For(1L, To, a =>
    {
        long f = 2 * a + 1;
        Primes.Add(f);
    });

    Primes.Sort();

    return Primes;
}

Parallel.For有不寻常的行为

3 个答案: