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上一期筆者介紹了Silverlight實(shí)現(xiàn)多線程的諸多解決方案,本期筆者將通過一個實(shí)例來實(shí)現(xiàn)所有多線程編程方法,并且還將于JavaScript和Flash兩種Web客戶端技術(shù)性能進(jìn)行比較,請勿拍磚。
在正式編程前,筆者還要重申上期非常重要的觀點(diǎn):Silverlight多線程主要作用不是在于提高性能,而是在于用戶體驗(yàn)。這里要給多線程潑一盆冷水了,多線程與性能提升不是正比關(guān)系,如果你使用一個單核CPU的客戶端設(shè)備,那么即便你創(chuàng)建100個多線程也與單線程的計(jì)算性能是一樣的,因?yàn)橐粋€CPU時(shí)間片下只能處理一個線程,多線程也必須串行處理,甚至還可能因?yàn)檫^多的CPU調(diào)度開銷而導(dǎo)致性能不及單線程的情況。當(dāng)然在多核的情況下多線程可以負(fù)載到多個CPU上并行執(zhí)行而提升性能,經(jīng)過筆者在項(xiàng)目實(shí)施前的技術(shù)研究中發(fā)現(xiàn)如果客戶端有N核的情況下,Silverlight多線程可以被N個CPU時(shí)間片平分,而CLR將同時(shí)讓N+1個線程處于Ready狀態(tài),經(jīng)過反復(fù)測試多線程性能是單線程的近N倍。其實(shí)客戶端已經(jīng)呈現(xiàn)多核趨勢,就在不久前發(fā)布了PSP的下一代產(chǎn)品NGP采用ARM 4核處理器,而iPad2采用A5雙核處理器,而我們現(xiàn)在用的筆記本與臺式機(jī)基本都是超過2核的處理器,所以多線程的計(jì)算能力還是很有前景的。
下面我們就一起來看看實(shí)例,這個實(shí)例筆者選擇了比較容易懂的素?cái)?shù)計(jì)數(shù)函數(shù)(Prime-counting function)作為實(shí)例,用數(shù)學(xué)專業(yè)術(shù)語來說就是π(x),有沒有搞錯怎么和圓周率有關(guān)?這里不是圓周率而是π函數(shù),是一個用來表示小于或等于某個實(shí)數(shù)x的素?cái)?shù)的個數(shù)的函數(shù)。比如π(10)=4,因?yàn)椴淮笥?0的素?cái)?shù)有2,3,5,7共計(jì)4個。對于π(x)的確定性算法筆者準(zhǔn)備了兩種:
- 試除法
- 埃拉托斯特尼篩法
具體方法是從3開始對所有不大于x的奇數(shù)進(jìn)行素?cái)?shù)判斷。當(dāng)判斷i是否為素?cái)?shù)時(shí),通過從3開始到i的平方根(i=m*n中必然有一個因子小于i的平方根)的所有奇數(shù)進(jìn)行試除,如果i能被整除則i不是素?cái)?shù),否則i是素?cái)?shù)。該算法最易理解,而且可以并行試除,并行試除法的思路是按照2k*m+n的同余類進(jìn)行分組,如果有k個并行組,那么對于從3開始對所有不大于x的奇數(shù)可以用{2k*m+1,2k*m+3,…,2k*m+2k-1}共k個同余組來分別進(jìn)行試除,最后π(x)等于所有分組素?cái)?shù)求和。
埃拉托斯特尼篩法,簡稱埃氏篩或愛氏篩,是一種由古希臘數(shù)學(xué)家埃拉托斯特尼所提出的一種簡單檢定素?cái)?shù)的算法,該算法的思路從第一個素?cái)?shù)開始,按照素?cái)?shù)的倍數(shù)都是合數(shù)的思路,全部篩去,然后再篩去第二個素?cái)?shù)的倍數(shù),一直到當(dāng)前素?cái)?shù)大于x的平方根時(shí)結(jié)束,所得到?jīng)]有篩去的數(shù)都是素?cái)?shù)。該算法是已知確定性算法中時(shí)間復(fù)雜度最低的算法,但缺點(diǎn)是不能并行(至少筆者目前還沒有找到并行篩法,如果你找到了請與筆者聯(lián)系)。
在本案例中筆者使用試除法進(jìn)行多線程計(jì)算,并通過篩法來校驗(yàn)計(jì)算的正確性。下面我們首先實(shí)現(xiàn)Silverlight的兩個算法類:
- 試除類PrimeFinder
該類主要負(fù)責(zé)對并行算法的支持,其中MaxPrime屬性用來記錄最大素?cái)?shù),PrimeCount屬性記錄素?cái)?shù)個數(shù),Stat屬性的類型為枚舉類WorkerStat { Init, Working, Worked },用以監(jiān)視線程的工作狀態(tài)。OnFindComplete事件用于通知UI線程查找完成。其中主要函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下:
publicvoid FindPrime()
{
_primeCount = 0;
_stat = WorkerStat.Working;
for (uint i = _startNum; i <= _maxNam; i += _step)
{
if (IsPrime(i))
{
_primeCount++;
_maxPrime = i;
}
}
_stat = WorkerStat.Worked;
//通知完成查找
InvokeFindComplete(EventArgs.Empty);
}
privatebool IsPrime(uint x)
{
if (x == 1u) returnfalse;
uint sqrtx = (uint)(Math.Sqrt(x));
for (uint i = 3u; i <= sqrtx; i += 2u)
{
if (x % i == 0) returnfalse;
}
return true;
}
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