C# Parallel.For并行循环优化性能（小白也能掌握的多线程加速技巧）

什么是 Parallel.For？

Parallel.For 是 .NET Framework 4.0 引入的并行编程 API，属于 System.Threading.Tasks.Parallel 类。它允许你将一个传统的 for 循环自动分配到多个线程中并行执行，从而利用多核处理器的能力加速计算密集型任务。

传统 for 循环 vs Parallel.For

假设我们要对一个大数组中的每个元素进行平方运算：

// 传统 for 循环int[] numbers = new int[10_000_000];for (int i = 0; i < numbers.Length; i++){    numbers[i] = i * i;}

使用 Parallel.For 改写后：

// 并行 for 循环int[] numbers = new int[10_000_000];Parallel.For(0, numbers.Length, i =>{    numbers[i] = i * i;});

看起来改动很小，但性能可能提升数倍！特别是在处理大量数据或复杂计算时。

何时使用 Parallel.For？

• 任务是计算密集型（如数学运算、图像处理）
• 每次迭代之间相互独立（无共享状态依赖）
• 循环次数足够多（通常 > 10,000 次才值得并行）

注意事项与常见陷阱

虽然 Parallel.For 使用简单，但有几点必须注意：

1. 避免共享变量竞争：多个线程同时修改同一个变量会导致数据不一致。应使用局部变量或线程安全集合。
2. 不要用于 I/O 操作：如文件读写、网络请求等，这些操作受磁盘或网络带宽限制，并行反而可能降低性能。
3. 调试更复杂：并行代码的执行顺序不确定，调试难度增加。

实战示例：计算素数个数

下面是一个使用 Parallel.For 加速素数判断的例子：

using System;using System.Diagnostics;using System.Threading.Tasks;class Program{    static bool IsPrime(int number)    {        if (number < 2) return false;        for (int i = 2; i * i <= number; i++)        {            if (number % i == 0) return false;        }        return true;    }    static void Main()    {        const int max = 1_000_000;        int primeCount = 0;        // 使用锁保护共享变量        object lockObj = new object();        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();        Parallel.For(2, max, i =>        {            if (IsPrime(i))            {                lock (lockObj)                {                    primeCount++;                }            }        });        sw.Stop();        Console.WriteLine($"找到 {primeCount} 个素数，耗时 {sw.ElapsedMilliseconds} 毫秒");    }}

在这个例子中，我们使用 lock 语句确保对 primeCount 的修改是线程安全的。虽然加锁会带来一点开销，但整体性能仍远优于串行版本。

性能对比小测试

在一台 8 核 CPU 的电脑上，对 100 万次素数判断：

• 传统 for 循环：约 1200 毫秒
• Parallel.For：约 300 毫秒

性能提升接近 4 倍！这正是 C# Parallel.For 和 多线程性能提升 的魅力所在。

总结

Parallel.For 是 C# 中实现 并行循环优化 的利器，特别适合处理大规模独立计算任务。只要注意线程安全和适用场景，就能轻松实现 C#高性能编程。建议你在自己的项目中尝试使用，体验多核 CPU 带来的速度飞跃！

提示：记得添加 using System.Threading.Tasks; 命名空间才能使用 Parallel 类哦！