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上一期筆者介紹了Silverlight實現(xiàn)多線程的諸多解決方案,本期筆者將通過一個實例來實現(xiàn)所有多線程編程方法,并且還將于JavaScript和Flash兩種Web客戶端技術性能進行比較,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:Silverlight多線程主要作用不是在于提高性能,而是在于用戶體驗。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系,如果你使用一個單核CPU的客戶端設備,那么即便你創(chuàng)建100個多線程也與單線程的計算性能是一樣的,因為一個CPU時間片下只能處理一個線程,多線程也必須串行處理,甚至還可能因為過多的CPU調度開銷而導致性能不及單線程的情況。當然在多核的情況下多線程可以負載到多個CPU上并行執(zhí)行而提升性能,經過筆者在項目實施前的技術研究中發(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時間片平分,而CLR將同時讓N+1個線程處于Ready狀態(tài),經過反復測試多線程性能是單線程的近N倍。其實客戶端已經呈現(xiàn)多核趨勢,就在不久前發(fā)布了PSP的下一代產品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基本都是超過2核的處理器,所以多線程的計算能力還是很有前景的。
下面我們就一起來看看實例,這個實例筆者選擇了比較容易懂的素數(shù)計數(shù)函數(shù)(Prime-counting function)作為實例,用數(shù)學專業(yè)術語來說就是π(x),有沒有搞錯怎么和圓周率有關?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數(shù)x的素數(shù)的個數(shù)的函數(shù)。比如π(10)=4,因為不大于10的素數(shù)有2,3,5,7共計4個。對于π(x)的確定性算法筆者準備了兩種:
- 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)進行素數(shù)判斷。當判斷i是否為素數(shù)時,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)進行試除,如果i能被整除則i不是素數(shù),否則i是素數(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個同余組來分別進行試除,最后π(x)等于所有分組素數(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)學家埃拉托斯特尼所提出的一種簡單檢定素數(shù)的算法,該算法的思路從第一個素數(shù)開始,按照素數(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數(shù)的倍數(shù),一直到當前素數(shù)大于x的平方根時結束,所得到沒有篩去的數(shù)都是素數(shù)。該算法是已知確定性算法中時間復雜度最低的算法,但缺點是不能并行(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行多線程計算,并通過篩法來校驗計算的正確性。下面我們首先實現(xiàn)Silverlight的兩個算法類:
- 試除類PrimeFinder
該類主要負責對并行算法的支持,其中MaxPrime屬性用來記錄最大素數(shù),PrimeCount屬性記錄素數(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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