怎样提高多线程的运行效率。

花开花折 2020-02-27 02:41:59
问题描述：
硬件配置 intel core(TM)-i7-7700 CPU C#
原帖在这，重新开一个。 https://bbs.csdn.net/topics/395944192
1：单独执行方法FindShapeModel()假设用时100ms；我有4个类似的方法开多线程同时运行，理论上应该也是100ms左右，但实测发现需要400ms左右。也就是说多线程完成没启到作用。
2：4个FindShapeModel()方法完成没有互锁什么，都是独立的。
3：也有设置线程让线程运行在单独一个CPU上，通过StopWatch监控发现也是交替在运行中，
4：现求解让4个线程同时运行的方法。



using System;

using System.Collections.Generic;

using System.ComponentModel;

using System.Data;

using System.Diagnostics;

using System.Drawing;

using System.Drawing.Imaging;

using System.IO;

using System.Linq;

using System.Runtime.InteropServices;

using System.Text;

using System.Threading;

using System.Threading.Tasks;

using System.Windows.Forms;



namespace CPUParallel

{

    public partial class Form1 : Form

    {

        public Form1()

        {

            InitializeComponent();

        }





        long frequency = 0;//计时用的时钟频率

        short[] isFinish = new short[10];

        long[] time = new long[50];



        private Stopwatch watch = new Stopwatch();

        private Thread[] MyThread = new Thread[4];





        [DllImport("kernel32.dll", CharSet = CharSet.Auto)]

        public static extern bool QueryPerformanceFrequency(ref long performanceFrequency);



        [DllImport("kernel32.dll", CharSet = CharSet.Auto)]

        public static extern bool QueryPerformanceCounter(ref long performanceCount);



        [DllImport("kernel32.dll")]

        public static extern uint GetLastError();





        //获取系统运行时间毫秒级别

        [DllImport("kernel32.dll")]

        static extern uint GetTickCount();





        //SetThreadAffinityMask 指定hThread 运行在 核心 dwThreadAffinityMask

        [DllImport("kernel32.dll")]

        static extern UIntPtr SetThreadAffinityMask(IntPtr hThread, UIntPtr dwThreadAffinityMask);



        [DllImport("kernel32.dll", SetLastError = true)]

        static extern IntPtr GetCurrentProcess();



        [DllImport("kernel32.dll", SetLastError = true)]

        public static extern int GetCurrentProcessorNumber();





        //得到当前线程的handler

        [DllImport("kernel32.dll")]

        static extern IntPtr GetCurrentThread();



        [DllImport("kernel32.dll")]

        static extern uint GetCurrentThreadId();



        private void CheckMyThreadIsFinish(object obj)

        {

            bool loop = true;

            while (loop)

            {

                Thread.Sleep(0);

                if ((isFinish[0] == 1) && (isFinish[1] == 1))

                {

                    QueryPerformanceCounter(ref time[10]);

                    double totalTime = Math.Round(1000.0 * (time[10] - time[15]) / frequency, 1);

                    Trace.WriteLine("最终检测完成时间：" + totalTime + "      时间：" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff"));



                    isFinish[0] = 0;

                    isFinish[1] = 0;

                }

            }

        }



        private short FindShapeModel()

        {

            //截取当前窗体图像

            int Width = 1088;

            int Height = 686;



            int ClientSizeWidth = 1072;

            int ClientSizeHeight = 647;



            for (int i = 0; i < 40; i++)

            {

                Bitmap bitFormImg = new Bitmap(Width, Height);



                //this.DrawToBitmap(bitFormImg, new Rectangle(0, 0, Width, Height));

                int border = (Width - ClientSizeWidth) / 2;//边框宽度

                int caption = (Height - ClientSizeHeight) - border;//标题栏高度



                //截取签字区域图像（去边框、标题栏）

                Bitmap bitSignatureImg = bitFormImg.Clone(new Rectangle(border, caption, ClientSize.Width, ClientSize.Height), System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format24bppRgb);

                //创建内存流

                MemoryStream Ms = new MemoryStream();

                //将图像保存至内存流

                bitSignatureImg.Save(Ms, ImageFormat.Bmp);

                bitFormImg.Dispose();

                bitSignatureImg.Dispose();



                byte[] img = new byte[Ms.Length];

                Ms.Position = 0;

                Ms.Read(img, 0, Convert.ToInt32(Ms.Length));

                Ms.Close();

                string result = Convert.ToBase64String(img);



                int COUNT = GetCurrentProcessorNumber();

                //Trace.WriteLine("ID   "+i+"   FindShapeModel0:" + "CPUID:   " + COUNT + "      时间：" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff"));

                Trace.WriteLine("ID   " + i + "   FindShapeModel0:" + "CPUID:   " + COUNT + "      时间：" + Math.Round(watch.Elapsed.TotalMilliseconds, 3));



            }



            return 1;



        }





        private short FindShapeModel1()

        {

            //截取当前窗体图像

            int Width = 1088;

            int Height = 686;



            int ClientSizeWidth = 1072;

            int ClientSizeHeight = 647;





            for (int i = 0; i < 40; i++)

            {

                Bitmap bitFormImg = new Bitmap(Width, Height);



                //this.DrawToBitmap(bitFormImg, new Rectangle(0, 0, Width, Height));

                int border = (Width - ClientSizeWidth) / 2;//边框宽度

                int caption = (Height - ClientSizeHeight) - border;//标题栏高度



                //截取签字区域图像（去边框、标题栏）

                Bitmap bitSignatureImg = bitFormImg.Clone(new Rectangle(border, caption, ClientSize.Width, ClientSize.Height), System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format24bppRgb);

                //创建内存流

                MemoryStream Ms = new MemoryStream();

                //将图像保存至内存流

                bitSignatureImg.Save(Ms, ImageFormat.Bmp);

                bitFormImg.Dispose();

                bitSignatureImg.Dispose();



                byte[] img = new byte[Ms.Length];

                Ms.Position = 0;

                Ms.Read(img, 0, Convert.ToInt32(Ms.Length));

                Ms.Close();

                string result = Convert.ToBase64String(img);



                int COUNT = GetCurrentProcessorNumber();

                //Trace.WriteLine("ID   "+i+"   FindShapeModel0:" + "CPUID:   " + COUNT + "      时间：" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff"));

                Trace.WriteLine("ID   " + i + "   FindShapeModel1:" + "CPUID:   " + COUNT + "      时间：" + Math.Round(watch.Elapsed.TotalMilliseconds, 3));



            }



            return 1;



        }







        private void FindShapeModel(object obj)

        {

            Thread.BeginThreadAffinity();

            IntPtr handle = GetCurrentThread();

      



            UIntPtr rtn = SetThreadAffinityMask(handle, new UIntPtr(0x0001));

            uint rtn1 = GetLastError();

            isFinish[0] = FindShapeModel();



            Thread.EndThreadAffinity();



        }



        private void FindShapeModel1(object obj)

        {

            Thread.BeginThreadAffinity();

            IntPtr handle = GetCurrentThread();

         

            UIntPtr rtn = SetThreadAffinityMask(handle, new UIntPtr(64));

            uint rtn1 = GetLastError();

            isFinish[1] = FindShapeModel1();



            Thread.EndThreadAffinity();



        }



        private void FindShapeModel2(object obj)

        {

            QueryPerformanceCounter(ref time[25]);

            Thread.BeginThreadAffinity();

            IntPtr handle = GetCurrentThread();



            UIntPtr rtn = SetThreadAffinityMask(handle, new UIntPtr(64));

            uint rtn1 = GetLastError();

            isFinish[1] = FindShapeModel();

            Thread.EndThreadAffinity();



            QueryPerformanceCounter(ref time[26]);

            double totalTime = Math.Round(1000.0 * (time[26] - time[25]) / frequency, 1);

            Trace.WriteLine("直接调用FindShapeModel()方法：" + totalTime + "      时间：" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff"));

        }







        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)

        {

            QueryPerformanceFrequency(ref frequency);



            Thread thread = new Thread(CheckMyThreadIsFinish);

            int id = thread.ManagedThreadId;

            thread.Start();

        }



        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

        {

            object obj = null;

            watch.Restart();

            QueryPerformanceCounter(ref time[15]);

            isFinish[0] = 0;

            isFinish[1] = 0;



            MyThread[0] = new Thread(new ParameterizedThreadStart(FindShapeModel));

            MyThread[0].Start(obj);



            MyThread[1] = new Thread(new ParameterizedThreadStart(FindShapeModel1));

            MyThread[1].Start(obj);

        }



        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)

        {

            watch.Restart();

            QueryPerformanceCounter(ref time[25]);

            MyThread[0] = new Thread(new ParameterizedThreadStart(FindShapeModel2));

            MyThread[0].Start(null);

          

        }

    }

}



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jamsunyue 2020-03-05
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怎么说呢,分那么高,又没法说清楚. 楼主要不先思考一下 thread.Start() 后怎么给 About(), 另外 委托 在那里. 对程序而言有开必有关, 不然内存早晚溢出, CPU再好也用不上.
Cryking 2020-03-03
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线程的切换和创建都是有开销的 https://blog.csdn.net/edcvf3/article/details/83796091?utm_source=app
threenewbee 2020-02-27
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这种低端cpu没有什么并行的价值。在Xeon E5 E7上测试吧。
正怒月神 2020-02-27
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你试试看把clone文件的操作，放到循环外， 循环内单独操作memorystream
github_36000833 2020-02-27
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引用：Detect and Avoid Memory Bottlenecks
... 数据在内存模块和CPU之间，通过总线进行移动。大量的内存操作，就像在大型集会后试图离开停车场的汽车一样，它们彼此争吵，争夺相同的空间并彼此减速。 ...
原文见： https://software.intel.com/en-us/articles/detect-and-avoid-memory-bottlenecks i7-7700的 一级数据缓存为：4 * 32KB 二级缓存为：4 * 256KB 三级缓存为：8 MB 而你示例中的每个循环： 
Bitmap bitFormImg = new Bitmap(Width, Height);
// 大概要2.7兆内存。

Bitmap bitSignatureImg = bitFormImg.Clone(new Rectangle(border, caption, ClientSize.Width, ClientSize.Height), System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format24bppRgb);
// 大概要2.7兆内存。

MemoryStream Ms = new MemoryStream();
bitSignatureImg.Save(Ms, ImageFormat.Bmp);
// 大概要2.7兆内存。

byte[] img = new byte[Ms.Length];
Ms.Read(img, 0, Convert.ToInt32(Ms.Length));
// 大概要2.7兆内存。

string result = Convert.ToBase64String(img);
// 大概要8兆内存。
花开花折 2020-02-27
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引用 1 楼 github_36000833 的回复:
你例子里的任务，存在大量的内存IO，和大量的垃圾回收，并行的效果不会很好。


A：那个For 循环主要是为了增加模拟测试时间，实际代码没有这么大量的内存IO，但内存IO肯定是会有的。
B：你的意思是如果内存IO比较小的，可以用并行Parallel
github_36000833 2020-02-27
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你例子里的任务，存在大量的内存IO，和大量的垃圾回收，并行的效果不会很好。
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