为什么等待异步这么慢?

时间:2013-03-27 17:37:58

标签: c# multithreading performance .net-4.5 async-await

我终于得到了VS2012并得到了一个简单的演示,并努力检查异步的潜在性能提升并等待,但令我沮丧的是它更慢!它可能我做错了,但也许你可以帮助我。 (我还添加了一个简单的Threaded解决方案,并且按预期运行得更快)

我的代码使用一个类来根据系统上的内核数量对数组求和(-1)我有4个内核,所以我看到线程增加了2倍(2.5个线程),但速度慢了2倍同样的事情,但使用async / await。

代码:(注意,您需要添加对System.Management的引用以使核心检测器正常工作)

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Threading;
using System.Management;
using System.Diagnostics;

namespace AsyncSum
{
    class Program
    {
        static string Results = "";

        static void Main(string[] args)
        {
            Task t = Run();
            t.Wait();

            Console.WriteLine(Results);
            Console.ReadKey();
        }

        static async Task Run()
        {
            Random random = new Random();

            int[] huge = new int[1000000];

            for (int i = 0; i < huge.Length; i++)
            {
                huge[i] = random.Next(2);
            }

            ArraySum summer = new ArraySum(huge);

            Stopwatch sw = new Stopwatch();

            sw.Restart();
            long tSum = summer.Sum();
            for (int i = 0; i < 100; i++)
            {
                tSum = summer.Sum();
            }
            long tticks = sw.ElapsedTicks / 100;

            long aSum = await summer.SumAsync();
            sw.Restart();
            for (int i = 0; i < 100; i++)
            {
                aSum = await summer.SumAsync();
            }
            long aticks = sw.ElapsedTicks / 100;

            long dSum = summer.SumThreaded();
            sw.Restart();
            for (int i = 0; i < 100; i++)
            {
                dSum = summer.SumThreaded();
            }
            long dticks = sw.ElapsedTicks / 100;


            long pSum = summer.SumParallel();
            sw.Restart();
            for (int i = 0; i < 100; i++)
            {
                pSum = summer.SumParallel();
            }
            long pticks = sw.ElapsedTicks / 100;

            Program.Results += String.Format("Regular Sum: {0} in {1} ticks\n", tSum, tticks);
            Program.Results += String.Format("Async Sum: {0} in {1} ticks\n", aSum, aticks);
            Program.Results += String.Format("Threaded Sum: {0} in {1} ticks\n", dSum, dticks);
            Program.Results += String.Format("Parallel Sum: {0} in {1} ticks\n", pSum, pticks);
        }
    }

    class ArraySum
    {
        int[] Data;
        int ChunkSize = 1000;
        int cores = 1;


        public ArraySum(int[] data)
        {
            Data = data;

            cores = 0;
            foreach (var item in new System.Management.ManagementObjectSearcher("Select * from Win32_Processor").Get())
            {
                cores += int.Parse(item["NumberOfCores"].ToString());
            }
            cores--;
            if (cores < 1) cores = 1;

            ChunkSize = Data.Length / cores + 1;
        }

        public long Sum()
        {
            long sum = 0;
            for (int i = 0; i < Data.Length; i++)
            {
                sum += Data[i];
            }
            return sum;
        }

        public async Task<long> SumAsync()
        {
            Task<long>[] psums = new Task<long>[cores];
            for (int i = 0; i < psums.Length; i++)
            {
                int start = i * ChunkSize;
                int end = start + ChunkSize;

                psums[i] = Task.Run<long>(() =>
                {
                    long asum = 0;
                    for (int a = start; a < end && a < Data.Length; a++)
                    {
                        asum += Data[a];
                    }
                    return asum;
                });
            }

            long sum = 0;
            for (int i = 0; i < psums.Length; i++)
            {
                sum += await psums[i];
            }

            return sum;
        }

        public long SumThreaded()
        {
            long sum = 0;
            Thread[] threads = new Thread[cores];
            long[] buckets = new long[cores];
            for (int i = 0; i < cores; i++)
            {
                int start = i * ChunkSize;
                int end = start + ChunkSize;
                int bucket = i;
                threads[i] = new Thread(new ThreadStart(() =>
                {
                    long asum = 0;
                    for (int a = start; a < end && a < Data.Length; a++)
                    {
                        asum += Data[a];
                    }
                    buckets[bucket] = asum;
                }));
                threads[i].Start();
            }

            for (int i = 0; i < cores; i++)
            {
                threads[i].Join();
                sum += buckets[i];
            }

            return sum;
        }

        public long SumParallel()
        {
            long sum = 0;
            long[] buckets = new long[cores];
            ParallelLoopResult lr = Parallel.For(0, cores, new Action<int>((i) =>
            {
                int start = i * ChunkSize;
                int end = start + ChunkSize;
                int bucket = i;
                long asum = 0;
                for (int a = start; a < end && a < Data.Length; a++)
                {
                    asum += Data[a];
                }
                buckets[bucket] = asum;
            }));

            for (int i = 0; i < cores; i++)
            {
                sum += buckets[i];
            }

            return sum;
        }
    }
}

有什么想法?我在做异步/等待错误吗?我很乐意尝试任何建议。

4 个答案:

答案 0 :(得分:25)

将“异步”与“并行化”分开是很重要的。 await可以帮助您更轻松地编写异步代码。并行运行的代码可能(或可能不)涉及异步,异步代码可能会或可能不会并行运行。

await的任何内容都不是为了让并行代码更快。 await的目的是使编写异步代码更容易,同时最大限度地减少负面的性能影响。使用await永远不会比正确编写的非等待异步代码更快(尽管因为用await编写正确的代码更容易,它有时会更快,因为程序员无法编写异步代码正确无需等待,或者不愿意花时间这样做。如果非同步代码编写得很好,它的性能也会比await代码好一点,如果不是更好的话。

C#确实支持专门用于并行化,但它并不是专门用于await。任务并行库(TPL)以及并行LINQ(PLINQ)有几种非常有效的代码并行化方法,通常比天真的线程实现更有效。

在您的情况下,使用PLINQ的有效实现可能是这样的:

public static int Sum(int[] array)
{
    return array.AsParallel().Sum();
}

请注意,这将有效地将输入序列划分为将并行运行的块;它将负责确定块的适当大小和并发工作器的数量,并且它将适当地聚合那些正确同步的庄园中的工作者的结果,以确保正确的结果(与您的线程示例不同)并且高效(意味着它不会完全序列化所有聚合)。

答案 1 :(得分:11)

async不适用于重型并行计算。您可以使用Task.RunTask.WhenAll进行基本的并行工作,但任何严肃的并行工作都应该使用任务并行库(例如Parallel)来完成。客户端的异步代码是响应性,而不是并行处理

一种常见的方法是使用Parallel进行并行工作,然后将其包装在Task.Run中并使用await来保留UI响应。

答案 2 :(得分:8)

您的基准测试存在一些缺陷:

  • 您正在计时第一次运行,其中包括初始化时间(加载class Task,JIT编译等。)
  • 您正在使用DateTime.Now,这对于毫秒范围内的时间来说太不准确了。您需要使用StopWatch

解决了这两个问题;我得到以下基准测试结果:

Regular Sum:  499946 in 00:00:00.0047378
Async Sum:    499946 in 00:00:00.0016994
Threaded Sum: 499946 in 00:00:00.0026898

Async现在成为最快的解决方案,耗时不到2毫秒。

这是下一个问题:时间快到2毫秒非常不可靠;如果某个其他进程在后台使用CPU,则您的线程可能会暂停更长时间。您应该将结果平均数千次基准运行。

此外,您的核心检测数量是怎么回事?我的四核使用333334的块大小,只允许运行3个线程。

答案 3 :(得分:4)

快速查看,结果是预期的:您的异步和只使用一个线程,而异步等待它完成,所以它比多线程总和慢。

如果您在完成工作时还有其他事情需要完成,那么您将使用异步。因此,这对于任何速度/响应改进都不是正确的测试。