基于 QWorker 的多线程编程 – For 并行

看到这个标题，你可能会感觉到疑惑：难道我们前面用 Post 或 TQJobGroup 提交的作业不是并行的吗？为什么又会冒出一个 For 并行？

首先，第一个问题的答案是：它们当然是并行的，但在特定的场合下，由于调度会引起一定的性能损失。

接下来，第二个问题的答案是：For 并行是在特定场合下的解决方案，它的目的是按指定的次数重复执行指定的作业处理函数。由于它不需要重复投寄作业，所以调度开销更小，在满足条件的前提下，性能更佳。

我们来看看 For 并行有什么限制：

（1）、它只会每个CPU使用一个工作者工作。

（2）、它必需等待所有的作业完成或调用BreakIt中止时，才会退出执行。

（3）、它的所有作业执行函数都是在后台线程中的执行的，不允许调度主线程作业。

（4）、同时只有一个作业函数在并发执行，不能同时运行不同的作业函数。

而与 For 并行相比，TQJobGroup 的主要优势体现在：

（1）、更大的并发处理能力，实际的工作者数量仅受作业数量和 MaxWorkers 属性限制。

（2）、更灵活。

（2.1）、作业可以工作在主线程和后台线程中；

（2.2）、作业可以顺序执行，也可以并行执行；

（2.3）、可以同时运行不同的作业函数。

综上所述，在能够使用 For 并行的场合，性能要比 TQJobGroup 更高。我们根据上面的比较可以基本确定一些原则：

（1）、For 不能用于需要在主线程中执行的作业；

（2）、For 适用于同时执行同一个函数的作业，同时运行不同的作业处理函数需要使用 TQJobGroup；

（3）、For 不能要求作业函数的执行顺序；

（4）、For 不应用于慢速 IO 牵涉到的计算；

好了，说了这么多，我们来做一个实际的 For 并行的例子，首先来看 For 并行的声明：

class function TQWorkers.&For(const AStartIndex, AStopIndex: NativeInt;
  AWorkerProc: TQForJobProc; AMsgWait: Boolean; AData: Pointer;
  AFreeType: TQJobDataFreeType): TWaitResult;inline;
class function TQWorkers.&For(const AStartIndex, AStopIndex: NativeInt;
  AWorkerProc: TQForJobProcA; AMsgWait: Boolean; AData: Pointer;
  AFreeType: TQJobDataFreeType): TWaitResult;inline;
class function TQWorkers.&For(const AStartIndex, AStopIndex: NativeInt;
  AWorkerProc: TQForJobProcG; AMsgWait: Boolean; AData: Pointer;
  AFreeType: TQJobDataFreeType): TWaitResult;inline

你可能注意到了，这三个 For 函数都是 inline 内联函数，它实际上触发的是 TQForJobs 的方法，这只是统一接口的语法糖，两者本身没有任何区别。我们来了解下各个参数的含义：

AStartIndex：循环起始值

AStopIndex：循环结束值

AWorkerProc：作业处理过程，有三种重载，分别对应类成员函数、匿名函数和全局函数版本。

AMsgWait：是否在等待时允许消息循环，如果为True，则主线程不会被阻塞，消息能够正常处理，程序自己处理必要的阻塞，否则，主线程被阻塞。

AData：作业附加数据，被当做作业的Data成员传递给作业处理函数。

AFreeType：作业附加数据类型，用于决定是否自动释放作业的附加数据，默认由用户负责释放。

在执行完成后，会返回一个等待结果，如果成功从AStartIndex循环到AStopIndex，则返回wrSignaled，如果被中途取消（调用Break，或者程序退出），则返回wrAbandoned。

【注意】实际循环的执行范围是集合 [AStartIndex,AStopIndex]，这意味着AStopIndex应该大于等于AStartIndex，否则循环过程将不会被执行。

那么，接下来，我们看下For作业函数的声明：

TQForJobProc = procedure(ALoopMgr: TQForJobs; AJob: PQJob; AIndex: NativeInt) of object;
TQForJobProcG = procedure(ALoopMgr: TQForJobs; AJob: PQJob;AIndex: NativeInt);
TQForJobProcA = reference to procedure(ALoopMgr: TQForJobs; AJob: PQJob;AIndex: NativeInt);

与普通的作业过程相比，For循环作业过程多了两个参数：

（1）、ALoopMgr参数是循环作业的控制对象，它提供了一个BreakIt方法用于中断循环的执行；

（2）、AIndex参数指明了当前循环的索引值，表明它是第几个循环。

至于AJob参数，其含义与普通的作业没有任何区别。

下在我们来看具体的例子，同前面一样，我们省略了匿名函数和全局函数的版本，需要的话，您只需要将相关函数直接替换即可：

【Delphi】

procedure TForm1.DoForJobProc(AMgr: TQForJobs; AJob: PQJob; AIndex: NativeInt);
begin
InterlockedIncrement(PInteger(AJob.Data)^);
end;

procedure TForm1.Button1Click(Sender:TObject);
var
  ARuns:NativeInt;
  T,T1:Cardinal;
  I: Integer;
begin
ARuns:=0;
T:=GetTickCount;
TQForJobs.For(0,999999,DoForJobProc,False,@ARuns);
T:=GetTickCount-T;
ShowMessage(IntToStr(T)+'ms');
end;

【C++ Builder】

void __fastcall TForm1::DoForJobProc(TQForJobs *AMgr,PQJob *AJob,NativeInt AIndex)
{
InterlockedIncrement(*((int *)AJob.Data));
}

void __fastcall TForm1::Button1Click(System::TObject *Sender);
{
NativeInt ARuns;
DWORD T,T1;
Integer I;
ARuns=0;
T=GetTickCount();
TQWorkers::For(0,999999,DoForJobProc,false,&ARuns);
T=GetTickCount()-T;
ShowMessage(IntToStr(T)+'ms');
}

关于 For 并行，本文暂时只说这么多，如果有什么疑问，欢迎在官方群或者后面留言。

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