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写入外部变量时将内部循环与流并行化

java-stream parallel-processing java

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Samuel · 技术社区 · 8 年前

我一直在把下面的代码并行化:

double[][] a, b, c;
double d;
double[] e;
for (int i = 1; i < x; i++) {
    double f = 0.0;
    for (int j = 0; j < y; j++) {
        double a1 = a[i-1][j];
        double a2 = a[i][j];
        double a3 = a1 * a2;
        d -= a3;
        c[i][j] = c[i - 1][j] + a3;
        f += c[i][j] * a3;
    }
    e[i] = d + f;
    for (int j = 0; j < y; j++) {
        a[i][j] = e[i] * b[i][j]
    }
}

第二个内环依赖于第一个(因为 e[i] )因此,它们必须按顺序执行,但在它们中的每一个中,计算可以并行化 y 是的。

问题是它们同时读取和写入外部变量。编写可以并行化(概念上),因为每个内部循环将其部分结果聚合到全局变量。

x 大约是10000 是的 250英镑。在本例中,内环处理被简化,但实际上计算量更大。

这里的问题是如何并行化读写外部变量的循环?

以下尝试无法编译,因为 d 和 f 以下内容:

double[][] a, b, c;
double d;
double[] e;
for (int i = 1; i < x; i++) {
    double f = 0.0;
    IntStream.range(0, y).parallel().forEach(j -> {  
        double a1 = a[i-1][j];
        double a2 = a[i][j];
        double a3 = a1 * a2;
        d -= a3;
        c[i][j] = c[i - 1][j] + a3;
        f += c[i][j] * a3;
    });
    e[i] = d + f;
    IntStream.range(0, y).parallel().forEach(j -> {  
        a[i][j] = e[i] * b[i][j];
    });
}

1 回复 | 直到 8 年前

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Didier L 8 年前

要并行化子循环,必须首先了解每个子循环的结果。

第一个循环的结果是:

变量的增量 d
价值 f
新的 c[i] 子阵列

要计算它们,可以创建一个自定义类型来保存3个值,然后执行可变缩减来计算所有3个值。由于没有更好的名称,我将调用自定义类型 ResultContainer 是的。

类似地,第二个循环的结果是数组 a[i] .这更简单,因为从 Stream 是的。

因此,这将给予:

for (int i0 = 1; i0 < x; i0++) {
    final int i = i0; // tmp store as final for use in lambda
    ResultContainer result = IntStream.range(0, y).parallel()
            .collect(() -> new ResultContainer(y), (resultContainer, j) -> {
                double a1 = a[i - 1][j];
                double a2 = a[i][j];
                double a3 = a1 * a2;
                double cij = c[i - 1][j] + a3;
                resultContainer.add(-a3, cij * a3, j, cij);
            }, ResultContainer::add);

    d += result.d;
    e[i] = d + result.f;
    c[i] = result.ci;
    a[i] = IntStream.range(0, y).parallel().mapToDouble(j -> e[i] * b[i][j]).toArray();
}

根据我们的定制类型:

class ResultContainer {
    double d;
    double f;
    double[] ci;

    public ResultContainer(int y) {
        this.d = 0;
        this.f = 0;
        ci = new double[y];
    }

    public void add(double d, double f, int j, double cij) {
        this.d += d;
        this.f += f;
        ci[j] = cij;
    }

    public void add(ResultContainer resultContainer2) {
        d += resultContainer2.d;
        f += resultContainer2.f;
        for (int j = 0; j < ci.length; j++) {
            // note that one of the two is always 0 here
            ci[j] += resultContainer2.ci[j];
        }
    }
}