VB.NET 在 Parallel.for Synclock 内的嵌套循环中运行 sum 丢失信息

Posted 2023-02-22

【中文标题】VB.NET 在 Parallel.for Synclock 内的嵌套循环中运行 sum 丢失信息

【英文标题】：VB.NET running sum in nested loop inside Parallel.for Synclock loses information

【发布时间】：2012-11-28 13:59:25

【问题描述】：

下面是我能够开发的用于计算循环内的运行总和的最佳表示，该循环嵌套在 VB.NET（Visual Studio 2010，.NET Framework 4）中的 Parallel.for 循环内。请注意，当在屏幕上显示“总和”的结果时，两个总和之间存在细微差别，因此在并行化变体中会丢失信息。那么信息是如何丢失的，发生了什么？任何人都可以提供一些关于在这种情况下保持流动总和的方法的“显微外科手术”吗？ （注意 Parallel.for 的新用户：我通常不使用从零开始的方法，因此在 Parallel.for 语句中，I1 循环到 101，因为代码使用 101-1 作为上限。这是因为MS 开发了假设从零开始的计数器的并行代码）：

    Dim sum As Double = 0
    Dim lock As New Object
    Dim clock As New Stopwatch
    Dim i, j As Integer
    clock.Start()
    sum = 0
    For i = 1 To 100
        For j = 1 To 100
            sum += Math.Log(0.9999)
        Next j
    Next i
    clock.Stop()
    MsgBox(sum & "  " & clock.ElapsedMilliseconds)
    sum = 0
    clock.Reset()
    clock.Start()
    Parallel.For(1, 101, Sub(i1)
                             Dim temp As Double = 0
                             For j1 As Integer = 1 To 100
                                 temp += Math.Log(0.9999)
                             Next
                             SyncLock lock
                                 sum += temp
                             End SyncLock
                         End Sub)
    clock.Stop()
    MsgBox(sum & "  " & clock.ElapsedMilliseconds)    

【参考方案1】：

您正在使用双打，而双打根本不准确。 在非并行循环中，所有错误都直接存储在 sum 中。在并行循环中，您有一个额外的 tmp，稍后将其添加到 sum。在非并行循环中使用相同的 tmp（在内循环运行后添加到 sum），最终结果将相等。

 Dim sum As Double = 0
    Dim lock As New Object
    Dim clock As New Stopwatch
    Dim i, j As Integer
    clock.Start()
    sum = 0
    For i = 1 To 100
        For j = 1 To 100
            sum += Math.Log(0.9999)
        Next j
    Next i
    clock.Stop()
    Console.WriteLine(sum & "  " & clock.ElapsedMilliseconds)
    sum = 0
    clock.Reset()

    clock.Start()
    sum = 0
    For i = 1 To 100
        Dim tmp As Double = 0
        For j = 1 To 100
            tmp += Math.Log(0.9999)
        Next
        sum += tmp
    Next i
    clock.Stop()
    Console.WriteLine(sum & "  " & clock.ElapsedMilliseconds)
    sum = 0
    clock.Reset()

    clock.Start()
    Parallel.For(1, 101, Sub(i1)
                             Dim temp As Double = 0
                             For j1 As Integer = 1 To 100
                                 temp += Math.Log(0.9999)
                             Next
                             SyncLock lock
                                 sum += temp
                             End SyncLock
                         End Sub)
    clock.Stop()
    Console.WriteLine(sum & "  " & clock.ElapsedMilliseconds)

End Sub

输出：

-1,00005000333357  0
-1,00005000333347  0
-1,00005000333347  26

结论：如果使用 double，则 (a + b) + c 不（总是）等于 a + (b + c)

更新

一个更简单的例子：

    Dim sum As Double
    For i = 1 To 100
        sum += 0.1
    Next
    Console.WriteLine(sum)

    sum = 0
    For i = 1 To 2
        Dim tmp As Double = 0
        For j = 1 To 50
            tmp += 0.1
        Next
        sum += tmp
    Next
    Console.WriteLine(sum)

现在输出是

9,99999999999998
10

【讨论】：

感谢您的建议，他们做得很好。但是，关于 double 不准确的说法听起来像是您知道具有更高数字精度的 Visual Studio 变量类型？你会用什么比 double 更准确？

@LEP：Decimal 更准确。当然它会占用更多内存并且计算速度要慢得多，因为 CPU 不直接支持Decimal。

我有很多嵌套循环，其中包含大段代码以及内部许多矩阵的处理。您能否推荐一种将大量工作捆绑在 parallel.for 中的适当方法？ （我认为会有很多基于 lambda 的问题。）