问题描述
我有一个返回 IEnumerator
的方法,它对每条记录都有一个很长的计算过程。我怎样才能让它不完全停留在它的 yield return
命令上,而是在后台处理下一条记录计算以加快下一次响应?我不太关心线程安全,因为这个方法的使用者在不同的类中,而且这两个类彼此非常隔离。
private int[] numbers = new int[] { 45,43,76,23,54,22 };
private static int GetFibonacci(int n)
{
if (n == 0 || n == 1) return n;
else return GetFibonacci(n - 1) + GetFibonacci(n - 2);
}
public IEnumerator<int> GetFibonaccies()
{
foreach (int n in numbers)
{
int f = GetFibonacci(n); // long job
yield return f; // << please do not be lazy and do not stuck
// here till next request,but calculate next
// number in background to quickly respond
// your next request
}
}
解决方法
这里是 WithPreloadNext
的扩展方法 IEnumerable<T>
,它将下一个 MoveNext
调用卸载到 ThreadPool
,同时将前一个值交给调用者:>
public static IEnumerable<T> WithPreloadNext<T>(this IEnumerable<T> source)
{
// Argument validation omitted
using var enumerator = source.GetEnumerator();
Task<(bool,T)> task = Task.Run(() => enumerator.MoveNext() ?
(true,enumerator.Current) : (false,default));
while (true)
{
var (moved,value) = task.GetAwaiter().GetResult();
if (!moved) break;
task = Task.Run(() => enumerator.MoveNext() ?
(true,default));
yield return value;
}
}
用法示例:
private IEnumerable<int> GetFibonacciesInternal()
{
foreach (int n in numbers) yield return GetFibonacci(n);
}
public IEnumerable<int> GetFibonaccies() => GetFibonacciesInternal().WithPreloadNext();
注意:卸载 MoveNext
意味着源可枚举不会在调用者的上下文中枚举。因此,如果源可枚举项与当前线程具有线程关联性,则不应使用此方法。例如,在 Windows 窗体应用程序的情况下,可枚举项与 UI 组件交互。
我使用下面的代码来运行这个案例的测试。 FibonacciTestAsync
中的想法是并行运行多个计算。
答案分为 C# 7 和 C# 8 部分。
使用 C# 7 时的回答
序列为 40、41、42、43、44、45 的测试持续时间:
- FibonacciTestAsync:约 31 秒
- FibonacciTestNonAsync:约 76 秒
请注意,这些结果比下面的 asp.net Core 部分的结果慢得多。
环境:Windows 10、VS 2017、.NET Framework 4.6.1、NUnit、Resharper
private static readonly int[] Numbers = { 40,41,42,43,44,45 };
private static int GetFibonacci(int n)
{
if (n == 0 || n == 1) return n;
return GetFibonacci(n - 1) + GetFibonacci(n - 2);
}
private static Task<int> GetFibonacciAsync(int n) => Task.Run(() => GetFibonacci(n));
public static IEnumerator<int> GetFibonaccies()
{
foreach (var n in Numbers)
{
var f = GetFibonacci(n); // long job
yield return f; // << please do not be lazy and do not stuck here till next request but calculate next number in background to quickly respond your next request
}
}
// in C# 8: public static async IAsyncEnumerable<int> GetFibonacciesAsync()
public static IEnumerable<int> GetFibonacciesAsync()
{
var taskList = Numbers
.Select(GetFibonacciAsync)
.ToList();
foreach (var task in taskList)
{
// in C# 8: yield return await task;
yield return task.GetAwaiter().GetResult();
}
}
private static readonly IList<int> ExpectedOutput = new List<int>
{
102334155,165580141,267914296,433494437,701408733,1134903170
};
[Test]
public void FibonacciTestNonAsync()
{
var sw = new Stopwatch();
sw.Start();
var result = new List<int>();
using (var fibonacciNumberEnumerator = GetFibonaccies())
{
while (fibonacciNumberEnumerator.MoveNext())
{
result.Add(fibonacciNumberEnumerator.Current);
Console.WriteLine(fibonacciNumberEnumerator.Current);
}
}
sw.Stop();
Console.WriteLine("Elapsed={0}",(double)sw.ElapsedMilliseconds / 1000);
Assert.AreEqual(ExpectedOutput,result);
}
[Test]
public void FibonacciTestAsync()
{
var sw = new Stopwatch();
sw.Start();
var result = new List<int>();
// here you can play a little bit:
// Try to replace GetFibonacciesAsync() with GetFibonacciesAsync().Take(1) and observe that the test will run a lot faster
var fibonacciNumbers = GetFibonacciesAsync();
foreach (var item in fibonacciNumbers)
{
result.Add(item);
Console.WriteLine(item);
}
sw.Stop();
Console.WriteLine("Elapsed={0}",result);
}
在使用 C# 8 或更高版本时回答
序列为 40、41、42、43、44、45 的测试持续时间:
- FibonacciTestAsync:约 11 秒
- FibonacciTestNonAsync:约 26 秒
测试时使用的环境:Windows 10、VS 2019、asp.net Core 5、NUnit、Resharper
// original array from OP,takes too long too compute private static readonly int[] Numbers = { 45,76,23,54,22 };
private static readonly int[] Numbers = { 40,45 };
private static int GetFibonacci(int n)
{
if (n == 0 || n == 1) return n;
return GetFibonacci(n - 1) + GetFibonacci(n - 2);
}
private static Task<int> GetFibonacciAsync(int n) => Task.Run(() => GetFibonacci(n));
public static IEnumerator<int> GetFibonaccies()
{
foreach (int n in Numbers)
{
var f = GetFibonacci(n); // long job
yield return f; // << please do not be lazy and do not stuck here till next request but calculate next number in background to quickly respond your next request
}
}
public static async IAsyncEnumerable<int> GetFibonacciesAsync()
{
var taskList = Numbers
.Select(GetFibonacciAsync) // starting task here
.ToList();
foreach (var task in taskList)
{
yield return await task; // as soon as current task is completed,yield the result
}
}
private static readonly IList<int> ExpectedOutput = new List<int>
{
102334155,1134903170
};
[Test]
public void FibonacciTestNonAsync()
{
var sw = new Stopwatch();
sw.Start();
var result = new List<int>();
using IEnumerator<int> fibonacciNumberEnumerator = GetFibonaccies();
while (fibonacciNumberEnumerator.MoveNext())
{
result.Add(fibonacciNumberEnumerator.Current);
Console.WriteLine(fibonacciNumberEnumerator.Current);
}
sw.Stop();
Console.WriteLine("Elapsed={0}",result);
}
[Test]
public async Task FibonacciTestAsync()
{
var sw = new Stopwatch();
sw.Start();
var result = new List<int>();
var fibonacciNumbers = GetFibonacciesAsync();
await foreach (var item in fibonacciNumbers)
{
result.Add(item);
Console.WriteLine(item);
}
sw.Stop();
Console.WriteLine("Elapsed={0}",result);
}