在 C# 中同时写入对象答案

【问题标题】：Concurrently write to an object in C#在 C# 中同时写入对象
【发布时间】：2012-01-19 15:34:17
【问题描述】：

我正在用 C# 创建一个图像处理应用程序，并尝试通过并行执行大部分处理来利用我的多核系统。具体来说，我有一个 Parallel.For 循环遍历每个像素并应用高斯滤波器。正如预期的那样，仅执行计算，我就看到了显着的加速，但是在尝试保存计算结果时出现了问题。代码如下所示：

Parallel.For(// various loop parameters
{
    // processing and number crunching
    // significant speed up here
    .
    .
    .
    bitmap.SetPixel(x, y, value); 
});

这会产生运行时错误，因为多个线程最终会尝试同时写入位图对象。我将对象锁定如下：

lock(bitmap)
    bitmap.SetPixel(x, y, value);

但这最终会比串行版本慢。检查后发现，每次循环迭代对 SetPixel 的调用占用了大约 90% 的运行时间，这意味着单独的线程将大部分时间用于等待获取位图对象上的锁，并且增加了开销拥有多个线程会减慢它的速度。

所以我想知道的是，有没有办法让多个线程同时写入同一个对象？我很小心每个线程都在处理图像的不同部分，因此不会引入竞争条件。有没有办法覆盖抛出的错误并说：“我知道我正在做的事情是不安全的，但我还是想这样做？” Concurrency::combinable 类之类的东西似乎可以解决问题，但这仅在 C++ 中。

【问题讨论】：

将位图分割成几个不同的对象，并行处理它们，完成后重新创建完整的东西是否可行？
好问题。实际上我已经尝试过了——我手动创建了自己的线程，给它们每个单独的位图并在最后手动组合它们，但是增加的开销也最终使它比串行版本慢。
类似问题：stackoverflow.com/questions/648975/…

标签： c# concurrency parallel-processing

【解决方案1】：

如果您在整个图像中进行过滤，您应该考虑使用locking 位图，将图像数据复制到数组中，然后同时更新数组数据，而不是调用SetPixel。

【讨论】：

从正确性的角度来看，写入数组中的不同位置应该是非常安全的，但是您需要确保正确地进行写入以避免false sharing。
@RonWarholic：我相信用户无论如何都需要两个位图实例（只读源和可写目标）。不应该有任何虚假共享，因为目标没有被其他线程读取（如果我没记错的话）？
@Groo：只要您从未从数组中读取任何内容（只写），您就不会遇到错误共享，但如果有任何线程读取，您就会遇到问题。由于 OP 正在应用高斯过滤器，因此他不需要读取，因此错误共享可能不会成为问题，但您需要牢记这一点，以免意外引入大的性能损失。
谢谢李，成功了。郑重声明，Ron 是对的，我只需要一个位图对象。