前言

大家好，我是阿輝。

在C#語言中當需要處理并發的場景時，就需要程序員使用最合理的數據結構。那么哪些數據結構是支持和可以在并行計算中被使用的呢。

首先這些數據結構具備可伸縮性，盡可能地避免鎖(會造成多個線程的等待，防止資源競爭)，同時還能提供線程安全的訪問。

在.NET Framework4.0中引入了System.Collections.Concurrent命名空間，其中就包含幾個數據結構。

• ConcurrentQueus

• ConcurrentDictionary

• ConcurrentStack

• ConcurrentBag

• BlockingCollect

那么接下來，我們來看看這些支持并行計算的數據結構到底應該如何使用！

ConcurrentQueus

該集合使用了原子的比較和交換(CAS)，以及SpinWait來保持線程安全。

它實現了一個先進先出(First In First Out簡稱FIFO)的集合。元素的出隊列和加入隊列的順序是一致的。

Enqueus()： 向隊列中加入元素。

TryDequeus(): 取出隊列中的第一個元素，此時隊里無此元素。

TryPeek(): 得到第一個元素但并不從隊列中刪除該元素。

ConcurrentStack

此集合在實現層也沒有加入任何鎖，只采用了CAS操作。

它是一個后進后出（Last In First Out,簡稱LIFO）集合，最近添加的元素先出去(類比為棧)。

Push()和PushRange(): 給該集合添加元素。

TryPop()和TryPopRange(): 從該集合獲取元素。

TryPeek(): 檢查元素。

ConcurrentBag

該集合是一個支持重復元素的無序集合，專門針對下面多個線程工作時，集合進行了優化。每個線程產生和消費自己的任務，極少與其他線程的任何交互（若需要使用交互，則必須使用鎖操作）。

Add(): 添加元素。

TryPeek(): 檢查元素。

TryTake()： 獲取元素。

ConcurrentDictionary

是一個線程安全的字典集合。其中讀操作無需使用鎖，寫操作需要使用鎖。

該并發字典使用多個鎖，在字典之上實現一個細粒度的鎖模型。其中使用concurrencyLevel可以在構造函數中定義鎖的數量，那么說意味著預估的線程數量將并發地更新該字典。

由于并發字典使用鎖，所以一些操作需要獲取該字典中的所有鎖。若是在編程過程中，沒有必要則不要調用下面方法：Count,IsEmpty,Keys,Values,CopyTo及ToArray。

BlockingCollection

該集合是對泛型接口IProducerConsumerCollection實現的一個高級封裝。其中有很多管道場景，即當你有一些操作需要使用之前計算的結果。

BlockingCollection支持如下功能：

• 分塊

• 調整內部集合容量

• 取消集合操作

• 從多個塊集合中獲取元素

Demo

在單線程的環境中使用通用字典與使用通用字典的性能。

使用ConcurrentDictionary

class?Program{const?string?Item?=?"";public?static?string?CurrentItem;static?void?Main(string[]?args){var?concurrentDicrionary=new?ConcurrentDictionary<int?,string>();var?dictionary=new?Dictionary<int?,string>();var?sw?=?new?Stopwatch();sw.Start();for?(int?i?=?0;?i?<?1000000;?i++){lock(dictionary){dictionary[i]=Item;}}sw.Stop();Console.WriteLine("寫dictionary的時間"+sw.Elapsed);sw.Restart();for?(int?i?=?0;?i?<?1000000;?i++){concurrentDicrionary[i]?=?Item;}sw.Stop();Console.WriteLine("寫并發集合concurrentDicrionary的時間："?+?sw.Elapsed);sw.Restart();for?(int?i?=?0;?i?<?1000000;?i++){lock(dictionary){CurrentItem?=?dictionary[i];}}sw.Stop();Console.WriteLine("讀dictionary的時間"?+?sw.Elapsed);sw.Restart();for?(int?i?=?0;?i?<?1000000;?i++){CurrentItem=concurrentDicrionary[i];}sw.Stop();Console.WriteLine("讀并發集合concurrentDicrionary的時間："?+?sw.Elapsed);Console.ReadKey();}}

可以發現使用ConcurrentDictionary寫操作比使用鎖的通用字典要慢很多，而讀操作則更快些。因此如果對字典需要大量的線程安全的讀操作，則ConcurrentDictionary是更好的選擇。

小寄語

人生短暫，我不想去追求自己看不見的，我只想抓住我能看得見的。

原創不易，給個關注。

我是阿輝，感謝您的閱讀，如果對你有幫助，麻煩點贊、轉發 ?謝謝。

往期推薦

C#多線程開發-線程間通訊

C#多線程開發-處理子線程中的異常

C#多線程開發-了解C#5.0 05

C#多線程開發-任務并行庫04

C#多線程開發-線程池03

C#多線程開發-線程同步02

C#多線程開發-線程基礎 01

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C#多线程开发-使用并发集合的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。