并行For循环在C#中使用共享变量

Question

我正在尝试使用并行处理来加速几个嵌套循环,但我无法正确获得语法.我试图计算一个位图中有多少像素是红色,白色或黑色,我在其他地方枚举的值.

在串行处理中,我有以下代码,工作正常:

        Bitmap image = new Bitmap(@"Input.png");
        var colourCount = new int[3];

        for (var x = 0; x < image.Width; x++)
        {
            for (var y = 0; y < image.Height; y++)
            {
                switch (image.GetPixel(x, y).ToArgb())
                {
                    case (int)colours.red: colourCount[0]++; break;
                    case (int)colours.white: colourCount[1]++; break;
                    case (int)colours.black: colourCount[2]++; break;
                    default: throw new ArgumentOutOfRangeException(string.Format("Unexpected colour found: '{0}'", image.GetPixel(x, y).ToArgb()));
                }
            }
        }

我已经看到Microsoft和来自Stackoverflow的并行for循环代码,它们更新了一个共享变量,如下所示:

        Parallel.For<int>(0, result.Count, () => 0, (i, loop, subtotal) =>
        {
            subtotal += result[i];
            return subtotal;
        },
            (x) => Interlocked.Add(ref sum, x)
        );

但是所有的例子都使用一个简单的类型,比如int作为共享变量,我只是想不出写入我的size三个数组的语法.我接近这一切都错了吗？

顺便说一句,我知道GetPixel在性能方面与Bitmap.LockBits相比非常慢,我只是想让并行循环的原理正确.

Answer 1

Parallel.For您可以使用允许您维护线程本地状态的重载。在本例中，我们int[3]为生成的每个线程创建一个数组。在并行循环的每次迭代中，我们仅更新本地数组localColourCount。最后，当线程要退出时，我们将每个本地数组的结果聚合到全局数组中colourCount；然而，由于这是一个共享数据结构，我们在访问它时强制执行互斥。

Bitmap image = new Bitmap(@"Input.png");
var colourCount = new int[3];

Parallel.For(0, image.Width,

    // localInit: The function delegate that returns the initial state
    //            of the local data for each task.
    () => new int[3],

    // body: The delegate that is invoked once per iteration.
    (int x, ParallelLoopState state, int[] localColourCount) =>
    {
        for (var y = 0; y < image.Height; y++)
        {
            switch (image.GetPixel(x, y).ToArgb())
            {
                case (int)colours.red: localColourCount[0]++; break;
                case (int)colours.white: localColourCount[1]++; break;
                case (int)colours.black: localColourCount[2]++; break;
                default: throw new ArgumentOutOfRangeException(
                             string.Format("Unexpected colour found: '{0}'", 
                             image.GetPixel(x, y).ToArgb()));
            }
        }
    },

    // localFinally: The delegate that performs a final action
    //               on the local state of each task.
    (int[] localColourCount) =>
    {
        // Accessing shared variable; synchronize access.
        lock (colourCount)
        {
            for (int i = 0; i < 3; ++i)
                colourCount[i] += localColourCount[i];
        }
    });

此代码假定Bitmap.GetPixel是线程安全的，但情况可能是也可能不是。

您需要注意的另一件事是任何ArgumentOutOfRangeException实例都会合并到一个 中AggregateException，因此您需要调整错误处理代码。