线程安全项目,中的线程安全集合类

1、IProducerConsumerCollection (线程安全接口)
  此接口的全部达成必须都启用此接口的全部成员,若要从八个线程同时接纳。

Thread Local Storage: Thread-Relative Static Fields and Data Slots



文章摘自msdn library官方文书档案

能够行使托管线程本地存款和储蓄区 (TLS) 存款和储蓄某一线程和动用程序域所独有的多寡。
.NET Framework 提供了三种选取托管 TLS 的艺术:线程相关的静态字段和数据槽。

  • 万1您能够在编写翻译时预料到您的适龄必要,请使用线程相关的静态字段(在
    Visual Basic 中为线程相关的 Shared 字段)。
    线程相关的静态字段可提供最棒质量。 它们还有着编写翻译时类型检查的长处。

  • 假设不得不在运维时发现你的实在需求,请使用数据槽。
    数据槽比线程相关的静态字段慢1些且更为困难使用,并且数据存款和储蓄为
    Object.aspx)
    类型,由此必须将其挟持转换为科学的品类才能运用。

在非托管 C++ 中,可以运用 TlsAlloc 来动态分配槽,使用
__declspec(thread) 来申明变量应在线程相关的存款和储蓄区中展开分配。
线程相关的静态字段和数据槽提供了此行为的托管版本。

在 .NET Framework 四中,能够接纳
System.Threading.ThreadLocal<T>.aspx)
类创立线程本地对象,在率先次选拔该指标时它将惰式起先化。
有关详细信息,请参阅延期初叶化.aspx)。

托管 TLS 中多少的唯壹性

 

无论使用线程相关的静态字段照旧利用数据槽,托管 TLS
中的数据都以线程和动用程序域组合所独有的。

  • 在利用程序域内部,3个线程无法改改另三个线程中的数据,固然那多个线程使用同1个字段或槽时也无法。

  • 当线程从五个使用程序域中访问同贰个字段或槽时,会在各类应用程序域中尊敬八个独门的值。

譬如说,假若某些线程设置线程相关的静态字段的值,接着它进入另贰个施用程序域,然后搜索该字段的值,则在第2个使用程序域中查找的值将区别于第2个应用程序域中的值。
在第3个应用程序域中为该字段设置二个新值不会潜移默化率先个使用程序域中该字段的值。

同1,当某些线程获取多少个例外采纳程序域中的同一命名数据槽时,第贰个使用程序域中的数据将一贯与第三个应用程序域中的数据无关。

线程相关的静态字段

 

万1你领略某些数目连接有个别线程和采取程序域组合所独有的,请向该静态字段应用
ThreadStaticAttribute.aspx)
天性。 与运用别的别的静态字段一样接纳该字段。
该字段中的数据是每一个使用它的线程所独有的。

线程相关的静态字段的属性优于数据槽,并且存有编写翻译时类型检查的帮助和益处。

请小心,任何类构造函数代码都将在做客该字段的首先个上下文中的第一个线程上运维。
在同样应用程序域内的保有其余线程或左右文中,若是字段是引用类型,它们将被开端化为
null(在 Visual Basic 中为
Nothing);假如字段是值类型,它们将被初叶化为它们的私下认可值。
由此,您不应依赖于类构造函数来开端化线程相关的静态字段。
而应幸免初叶化线程相关的静态字段并假定它们初阶化为 null
(Nothing) 或它们的默许值。

数据槽

线程安全项目,中的线程安全集合类。 

.NET Framework 提供了线程和选拔程序域组合所独有的动态数据槽。
数据槽包蕴两类别型:命名槽和未命名槽。
两者都以通过应用亚洲必赢官网 ,LocalDataStoreSlot.aspx)
结构来促成的。

  • 若要创制命名数据槽,请使用
    Thread.AllocateNamedDataSlot.aspx)

    Thread.GetNamedDataSlot.aspx)
    方法。 若要获取对有个别现有命名槽的引用,请将其名称传递给
    GetNamedDataSlot.aspx)
    方法。

  • 若要成立未命名数据槽,请使用
    Thread.AllocateDataSlot.aspx)
    方法。

对此命名槽和未命名槽,请使用
Thread.SetData.aspx)

Thread.GetData.aspx)
方法设置和检索槽中的消息。
那几个都以静态方法,它们一直成效于方今正在实施它们的线程的数目。

命名槽或然很便利,因为你能够在急需它时经过将其名目传递给
GetNamedDataSlot.aspx)
方法来搜寻该槽,而不是爱抚对未命名槽的引用。
然而,假设另一个零部件使用同壹的称谓来命名其线程相关的存款和储蓄区,并且有二个线程同时推行来自您的零部件和该器件的代码,则那四个零件恐怕会损坏相互的数额。(本方案1经那多个零件在平等应用程序域内运维,并且它们并不用于共享相同数量。)

出现集合

C# 的集结类型中, 都有Synchronized静态方法, 和SyncRoot实例方法

亚洲必赢官网 1亚洲必赢官网 2

1 缘何使用并发集合?

对此ArrayList以及Hashtable
集合类来讲,当必要做到线程安全的时候,最佳使用其自带的性质SyncRoot
来实现,就算也得以使用其Synchronized()方法来贯彻,但是接纳品质会更好。

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Collections.Generic;

namespace ConsoleApp1
{
    public class SafeStack<T> : IProducerConsumerCollection<T>
    {
        // Used for enforcing thread-safety
        private object m_lockObject = new object();

        // We'll use a regular old Stack for our core operations
        private Stack<T> m_sequentialStack = null;

        //
        // Constructors
        //
        public SafeStack()
        {
            m_sequentialStack = new Stack<T>();
        }

        public SafeStack(IEnumerable<T> collection)
        {
            m_sequentialStack = new Stack<T>(collection);
        }

        //
        // Safe Push/Pop support
        //
        public void Push(T item)
        {
            lock (m_lockObject) m_sequentialStack.Push(item);
        }

        public bool TryPop(out T item)
        {
            bool rval = true;
            lock (m_lockObject)
            {
                if (m_sequentialStack.Count == 0) { item = default(T); rval = false; }
                else item = m_sequentialStack.Pop();
            }
            return rval;
        }

        //
        // IProducerConsumerCollection(T) support
        //
        public bool TryTake(out T item)
        {
            return TryPop(out item);
        }

        public bool TryAdd(T item)
        {
            Push(item);
            return true; // Push doesn't fail
        }

        public T[] ToArray()
        {
            T[] rval = null;
            lock (m_lockObject) rval = m_sequentialStack.ToArray();
            return rval;
        }

        public void CopyTo(T[] array, int index)
        {
            lock (m_lockObject) m_sequentialStack.CopyTo(array, index);
        }



        //
        // Support for IEnumerable(T)
        //
        public IEnumerator<T> GetEnumerator()
        {
            // The performance here will be unfortunate for large stacks,
            // but thread-safety is effectively implemented.
            Stack<T> stackCopy = null;
            lock (m_lockObject) stackCopy = new Stack<T>(m_sequentialStack);
            return stackCopy.GetEnumerator();
        }


        //
        // Support for IEnumerable
        //
        IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
        {
            return ((IEnumerable<T>)this).GetEnumerator();
        }

        // 
        // Support for ICollection
        //
        public bool IsSynchronized
        {
            get { return true; }
        }

        public object SyncRoot
        {
            get { return m_lockObject; }
        }

        public int Count
        {
            get { return m_sequentialStack.Count; }
        }

        public void CopyTo(Array array, int index)
        {
            lock (m_lockObject) ((ICollection)m_sequentialStack).CopyTo(array, index);
        }
    }
}

原因首要有以下几点:

线程安全集合:
BlockingCollection:
四个线程安全集合类,可为任何类型的集聚提供线程安全

SafeStack

  • System.Collections和System.Collections.Generic名称空间中所提供的经典列表、集合和数组都不是线程安全的,若无同步机制,他们不吻合于接受并发的指令来丰盛和删除元素。
  • 在产出代码中选拔上述经典集合要求复杂的一路管理,使用起来很不便宜。
  • 选择复杂的一块机制会大大降低品质。
  • NET Framework
    四所提供的新的聚合尽或然地收缩须求动用锁的次数。这个新的晤面通过选用比较并沟通(compare-and-swap,CAS)指令和内部存款和储蓄器屏障,防止使用互斥的份额级锁。那对品质有保证。

哪一天使用线程安全集合 
该文章解释了.net
framework4新引入的四个特别协助二十三多线程添加和删除操作而设计的集聚类型。不一样于在此以前版本的中集合类型中的SyncRoot属性
以及 Synchronized()方法,那个新类型应用了高速的锁定和免锁定同步机制

亚洲必赢官网 3亚洲必赢官网 4

注意:

ConcurrentQueue(T)
ConcurrentStack(T)
ConcurrentDictionary(TKey, TValue)
ConcurrentBag(T)
BlockingCollection(T)

using System;
using System.Collections.Concurrent;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static void Main()
        {
            TestSafeStack();

            // Keep the console window open in debug mode.
            Console.WriteLine("Press any key to exit.");
            Console.ReadKey();
        }

        // Test our implementation of IProducerConsumerCollection(T)
        // Demonstrates:
        //      IPCC(T).TryAdd()
        //      IPCC(T).TryTake()
        //      IPCC(T).CopyTo()
        static void TestSafeStack()
        {
            SafeStack<int> stack = new SafeStack<int>();
            IProducerConsumerCollection<int> ipcc = (IProducerConsumerCollection<int>)stack;

            // Test Push()/TryAdd()
            stack.Push(10); Console.WriteLine("Pushed 10");
            ipcc.TryAdd(20); Console.WriteLine("IPCC.TryAdded 20");
            stack.Push(15); Console.WriteLine("Pushed 15");

            int[] testArray = new int[3];

            // Try CopyTo() within boundaries
            try
            {
                ipcc.CopyTo(testArray, 0);
                Console.WriteLine("CopyTo() within boundaries worked, as expected");
            }
            catch (Exception e)
            {
                Console.WriteLine("CopyTo() within boundaries unexpectedly threw an exception: {0}", e.Message);
            }

            // Try CopyTo() that overflows
            try
            {
                ipcc.CopyTo(testArray, 1);
                Console.WriteLine("CopyTo() with index overflow worked, and it SHOULD NOT HAVE");
            }
            catch (Exception e)
            {
                Console.WriteLine("CopyTo() with index overflow threw an exception, as expected: {0}", e.Message);
            }

            // Test enumeration
            Console.Write("Enumeration (should be three items): ");
            foreach (int item in stack)
                Console.Write("{0} ", item);
            Console.WriteLine("");

            // Test TryPop()
            int popped = 0;
            if (stack.TryPop(out popped))
            {
                Console.WriteLine("Successfully popped {0}", popped);
            }
            else Console.WriteLine("FAILED to pop!!");

            // Test Count
            Console.WriteLine("stack count is {0}, should be 2", stack.Count);

            // Test TryTake()
            if (ipcc.TryTake(out popped))
            {
                Console.WriteLine("Successfully IPCC-TryTaked {0}", popped);
            }
            else Console.WriteLine("FAILED to IPCC.TryTake!!");
        }
    }
}

与经典集合相比较,并发集合会有更大的付出,由此在串行代码中运用并发集合无意义,只会增添额外的费用且运维速度比访问经典集合慢。

IProducerConsumerCollection<T>
概念了操作线程安全集合的艺术,以供产品/使用者利用

Program

 

以身作则请看:
IProducerConsumerCollection<T>
Interface

2、ConcurrentStack类:安全堆栈

2 并发集合

官方示例给的是基于堆栈的线程安全达成,他继续自该接口。然后加锁lock来落成线程安全,该接口有多个主意:

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1)ConcurrentQueue:线程安全的先进先出 (FIFO) 集合

[__DynamicallyInvokable]
public interface IProducerConsumerCollection<T> : IEnumerable<T>, ICollection, IEnumerable
{
// Methods
[__DynamicallyInvokable]
void CopyTo(T[] array, int index);
[__DynamicallyInvokable]
T[] ToArray();
[__DynamicallyInvokable]
bool TryAdd(T item);
[__DynamicallyInvokable]
bool TryTake(out T item);
}除了CopyTo 之外的方法, 其余的都是该接口自己,基于堆栈的线程安全实现也就是加锁, 那为什么不调用堆栈数据结构中的SyncRoot 属性和Synchronized()方法来加锁实现同步?
using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Task t = RunProgram();
            t.Wait();
        }

        static async Task RunProgram()
        {
            var taskStack = new ConcurrentStack<CustomTask>();
            var cts = new CancellationTokenSource();

            var taskSource = Task.Run(() => TaskProducer(taskStack));

            Task[] processors = new Task[4];
            for (int i = 1; i <= 4; i++)
            {
                string processorId = i.ToString();
                processors[i - 1] = Task.Run(
                    () => TaskProcessor(taskStack, "Processor " + processorId, cts.Token));
            }

            await taskSource;
            cts.CancelAfter(TimeSpan.FromSeconds(2));

            await Task.WhenAll(processors);
        }

        static async Task TaskProducer(ConcurrentStack<CustomTask> stack)
        {
            for (int i = 1; i <= 20; i++)
            {
                await Task.Delay(50);
                var workItem = new CustomTask { Id = i };
                stack.Push(workItem);
                Console.WriteLine("Task {0} has been posted", workItem.Id);
            }
        }

        static async Task TaskProcessor(
            ConcurrentStack<CustomTask> stack, string name, CancellationToken token)
        {
            await GetRandomDelay();
            do
            {
                CustomTask workItem;
                bool popSuccesful = stack.TryPop(out workItem);
                if (popSuccesful)
                {
                    Console.WriteLine("Task {0} has been processed by {1}", workItem.Id, name);
                }

                await GetRandomDelay();
            }
            while (!token.IsCancellationRequested);
        }

        static Task GetRandomDelay()
        {
            int delay = new Random(DateTime.Now.Millisecond).Next(1, 500);
            return Task.Delay(delay);
        }

        class CustomTask
        {
            public int Id { get; set; }
        }
    }
}

首要形式:

参照:
C# Synchronized 和 SyncRoot
实现线程同步的源码分析及泛型集合的线程安全访问
SyncRoot 属性

Program

  • Enqueue(T item);将对象添加到集合结尾。
  • TryDequeue(out T result);
    尝试移除并重临位于集合起来处的目的,重返值表示操作是或不是成功。
  • TryPeek(out T
    result);尝试再次回到集合起来处的对象,但不将其移除,重回值表示操作是不是中标。

若果调用得是集合类的SyncRoot属性的话,其锁是指标级别的,而static
则是项目级其他。具体的悔过再探讨下。

三、ConcurrentQueue类:安全队列

说明:

BlockingCollection类型那么些集合类依旧挺有意思的,他贯彻了IProducerConsumerCollection<T>的全部办法,可以完结其余自定义类型的线程安全。特别是他的计时不通操作,具体代码示例请看:
什么样:在 BlockingCollection
中各个拉长和取出项
BlockingCollection
概述

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  • ConcurrentQueue是全然无锁的,但当CAS操作失败且面临能源争用时,它大概会自旋并且重试操作。
  • ConcurrentQueue是FIFO集合,有个别和出入顺序非亲非故的场馆,尽量不要用ConcurrentQueue。
using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Task t = RunProgram();
            t.Wait();
        }

        static async Task RunProgram()
        {
            var taskQueue = new ConcurrentQueue<CustomTask>();
            var cts = new CancellationTokenSource();

            var taskSource = Task.Run(() => TaskProducer(taskQueue));

            Task[] processors = new Task[4];
            for (int i = 1; i <= 4; i++)
            {
                string processorId = i.ToString();
                processors[i - 1] = Task.Run(
                    () => TaskProcessor(taskQueue, "Processor " + processorId, cts.Token));
            }

            await taskSource;
            cts.CancelAfter(TimeSpan.FromSeconds(2));

            await Task.WhenAll(processors);
        }

        static async Task TaskProducer(ConcurrentQueue<CustomTask> queue)
        {
            for (int i = 1; i <= 20; i++)
            {
                await Task.Delay(50);
                var workItem = new CustomTask { Id = i };
                queue.Enqueue(workItem);
                Console.WriteLine("插入Task {0} has been posted ThreadID={1}", workItem.Id, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            }
        }

        static async Task TaskProcessor(
            ConcurrentQueue<CustomTask> queue, string name, CancellationToken token)
        {
            CustomTask workItem;
            bool dequeueSuccesful = false;

            await GetRandomDelay();
            do
            {
                dequeueSuccesful = queue.TryDequeue(out workItem);
                if (dequeueSuccesful)
                {
                    Console.WriteLine("读取Task {0} has been processed by {1} ThreadID={2}",
                                        workItem.Id, name, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                }

                await GetRandomDelay();
            }
            while (!token.IsCancellationRequested);
        }

        static Task GetRandomDelay()
        {
            int delay = new Random(DateTime.Now.Millisecond).Next(1, 500);
            return Task.Delay(delay);
        }

        class CustomTask
        {
            public int Id { get; set; }
        }
    }
}

 

Program

2)ConcurrentStack:线程安全的后进先出 (LIFO) 集合

4、ConcurrentDictionary类
  ConcurrentDictionary类写操作比使用锁的普通字典(Dictionary)要慢的多,而读操作则要快些。由此对字典要大方的线程安全的读操作,ConcurrentDictionary类是最佳的选用
  ConcurrentDictionary类的兑现选用了细粒度锁(fine-grained
locking)技术
,那在三十二线程写入方面比使用锁的常见的字典(也被称为粗粒度锁)

驷比不上舌措施及品质:

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  • Push(T item);将指标插入集合的顶部。
  • TryPop(out T
    result);尝试弹出并赶回集合顶部的指标,重回值表示操作是或不是成功。
  • TryPeek(out T
    result);尝试再次来到集合起来处的对象,但不将其移除,重临值表示操作是还是不是中标。
  • IsEmpty { get; }提示集合是不是为空。
  • PushRange(T[] items);将多个对象插入集合的顶部。
  • TryPopRange(T[] items);弹出顶部多少个因素,重返结果为弹出成分个数。
using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var concurrentDictionary = 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("Writing to dictionary with a lock: {0}", sw.Elapsed);

            sw.Restart();
            for (int i = 0; i < 1000000; i++)
            {
                concurrentDictionary[i] = Item;
            }
            sw.Stop();
            Console.WriteLine("Writing to a concurrent dictionary: {0}", sw.Elapsed);

            sw.Restart();
            for (int i = 0; i < 1000000; i++)
            {
                lock (dictionary)
                {
                    CurrentItem = dictionary[i];
                }
            }
            sw.Stop();
            Console.WriteLine("Reading from dictionary with a lock: {0}", sw.Elapsed);

            sw.Restart();
            for (int i = 0; i < 1000000; i++)
            {
                CurrentItem = concurrentDictionary[i];
            }
            sw.Stop();
            Console.WriteLine("Reading from a concurrent dictionary: {0}", sw.Elapsed);
        }

        const string Item = "Dictionary item";
        public static string CurrentItem;
    }
}

说明:

Program

  • 与ConcurrentQueue相似地,ConcurrentStack完全无锁的,但当CAS操作战败且面临财富争用时,它大概会自旋并且重试操作。
  • 取得集合是或不是包蕴成分运用IsEmpty属性,而不是由此判断Count属性是或不是超过零。调用Count比调用IsEmpty花费大。
  • 使用PushRange(T[]
    items)和TryPopRange(T[]
    items)时只顾缓冲引起的额外开支和额外的内部存储器消耗。

5、ConcurrentBag类

 

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3) ConcurrentBag:成分可另行的冬季聚集

namespace ConsoleApp1
{
    class CrawlingTask
    {
        public string UrlToCrawl { get; set; }

        public string ProducerName { get; set; }
    }
}

根本格局及质量:

CrawlingTask

  • TryPeek(out T
    result);尝试从集合再次来到一个指标,但不移除该目的,重返值表示是否成功赢得该对象。
  • TryTake(out T
    result);尝试从集合重返多少个指标并移除该对象,再次回到值表示是不是中标赢得该目的。
  • Add(T item);将对象添加到集合中。
  • IsEmpty { get; }解释同ConcurrentStack

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说明:

using System.Collections.Generic;

namespace ConsoleApp1
{
    static class Module
    {
        public static Dictionary<string, string[]> _contentEmulation = new Dictionary<string, string[]>();

        public static void CreateLinks()
        {
            _contentEmulation["http://microsoft.com/"] = new[] { "http://microsoft.com/a.html", "http://microsoft.com/b.html" };
            _contentEmulation["http://microsoft.com/a.html"] = new[] { "http://microsoft.com/c.html", "http://microsoft.com/d.html" };
            _contentEmulation["http://microsoft.com/b.html"] = new[] { "http://microsoft.com/e.html" };

            _contentEmulation["http://google.com/"] = new[] { "http://google.com/a.html", "http://google.com/b.html" };
            _contentEmulation["http://google.com/a.html"] = new[] { "http://google.com/c.html", "http://google.com/d.html" };
            _contentEmulation["http://google.com/b.html"] = new[] { "http://google.com/e.html", "http://google.com/f.html" };
            _contentEmulation["http://google.com/c.html"] = new[] { "http://google.com/h.html", "http://google.com/i.html" };

            _contentEmulation["http://facebook.com/"] = new[] { "http://facebook.com/a.html", "http://facebook.com/b.html" };
            _contentEmulation["http://facebook.com/a.html"] = new[] { "http://facebook.com/c.html", "http://facebook.com/d.html" };
            _contentEmulation["http://facebook.com/b.html"] = new[] { "http://facebook.com/e.html" };

            _contentEmulation["http://twitter.com/"] = new[] { "http://twitter.com/a.html", "http://twitter.com/b.html" };
            _contentEmulation["http://twitter.com/a.html"] = new[] { "http://twitter.com/c.html", "http://twitter.com/d.html" };
            _contentEmulation["http://twitter.com/b.html"] = new[] { "http://twitter.com/e.html" };
            _contentEmulation["http://twitter.com/c.html"] = new[] { "http://twitter.com/f.html", "http://twitter.com/g.html" };
            _contentEmulation["http://twitter.com/d.html"] = new[] { "http://twitter.com/h.html" };
            _contentEmulation["http://twitter.com/e.html"] = new[] { "http://twitter.com/i.html" };
        }
    }
}
  • ConcurrentBag为每2个走访集合的线程维护了四个地面队列,在或者的动静下,它会以无锁的章程访问本地队列。
  • ConcurrentBag在同3个线程添加和删除成分的地方下功能尤其高。
  • 因为ConcurrentBag有时会必要锁,在劳动者线程和买主线程完全分开的场景下作用十分低。
  • ConcurrentBag调用IsEmpty的开支相当的大,因为那供给一时半刻获得那个冬辰组的拥有锁。

Module

 

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4)BlockingCollection:实现

using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Module.CreateLinks();
            Task t = RunProgram();
            t.Wait();
        }

        static async Task RunProgram()
        {
            var bag = new ConcurrentBag<CrawlingTask>();

            string[] urls = new[] { "http://microsoft.com/", "http://google.com/", "http://facebook.com/", "http://twitter.com/" };

            var crawlers = new Task[4];
            for (int i = 1; i <= 4; i++)
            {
                string crawlerName = "Crawler " + i.ToString();
                bag.Add(new CrawlingTask { UrlToCrawl = urls[i - 1], ProducerName = "root" });
                crawlers[i - 1] = Task.Run(() => Crawl(bag, crawlerName));
            }

            await Task.WhenAll(crawlers);
        }

        static async Task Crawl(ConcurrentBag<CrawlingTask> bag, string crawlerName)
        {
            CrawlingTask task;
            //尝试从bag中取出对象
            while (bag.TryTake(out task))
            {
                IEnumerable<string> urls = await GetLinksFromContent(task);
                if (urls != null)
                {
                    foreach (var url in urls)
                    {
                        var t = new CrawlingTask
                        {
                            UrlToCrawl = url,
                            ProducerName = crawlerName
                        };
                        //将子集插入到bag中 
                        bag.Add(t);
                    }
                }
                Console.WriteLine("Indexing url {0} posted by {1} is completed by {2}!",
                    task.UrlToCrawl, task.ProducerName, crawlerName);
            }
        }

        static async Task<IEnumerable<string>> GetLinksFromContent(CrawlingTask task)
        {
            await GetRandomDelay();

            if (Module._contentEmulation.ContainsKey(task.UrlToCrawl)) return Module._contentEmulation[task.UrlToCrawl];

            return null;
        }

        static Task GetRandomDelay()
        {
            int delay = new Random(DateTime.Now.Millisecond).Next(150, 200);
            return Task.Delay(delay);
        }


    }
}

System.Collections.Concurrent.IProducerConsumerCollection<T>
的线程安全集合,提供阻塞和限量效用

Program

第贰措施及品质:

6、BlockingCollection类
  BlockingCollection类:
大家能够转移职务存款和储蓄在堵塞集合中的方式。暗中认可情状下它使用的是ConcurrentQueue容器,但是我们能够利用其余落成了IProducerConsumerCollection泛型接口的集合。

  • BlockingCollection(int
    boundedCapacity);boundedCapacity代表集合限制大小。
  • CompleteAdding();将BlockingCollection实例标记为不再接受其余添加。
  • IsCompleted { get; }此聚众是不是已标记为已到位拉长并且为空。
  • GetConsumingEnumerable();从集合中移除并回到移除的成分
  • Add(T item);添日成分到集结。
  • TryTake(T item, int millisecondsTimeout, CancellationToken
    cancellationToken);

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说明:

namespace ConsoleApp1
{
    class CustomTask
    {
        public int Id { get; set; }
    }
}
  • 动用BlockingCollection()构造函数实例化BlockingCollection,意味着不设置boundedCapacity,那么boundedCapacity为默许值:
    int.马克斯Value。
  • 边界:使用BlockingCollection(int
    boundedCapacity),设置boundedCapacity的值,当集合容积达到那些值得时候,向BlockingCollection添日成分的线程将会被封堵,直到有成分被去除。

CustomTask

边界功用可决定内部存款和储蓄器中集合最大尺寸,那对于急需处理大批量成分的时候分外管用。

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  • 暗中同意意况下,BlockingCollection封装了一个ConcurrentQueue。能够在构造函数中内定八个实现了IProducerConsumerCollection接口的面世集合,包涵:ConcurrentStack、ConcurrentBag。
  • 动用此集聚蕴含易于无界定等待的高危害,所以选择TryTake特别,因为TryTake提供了晚点控制,钦定的时日内能够从集合中移除有个别项,则为
    true;不然为 false。
using System;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApp1
{
    static class Module
    {
        public static Task GetRandomDelay()
        {
            int delay = new Random(DateTime.Now.Millisecond).Next(1, 500);
            return Task.Delay(delay);
        }
    }
}

 

Module

5)ConcurrentDictionary:可由几个线程同时做客的键值对的线程安全集合。

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根本措施

using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Using a Queue inside of BlockingCollection");
            Console.WriteLine();
            Task t = RunProgram();
            t.Wait();

            //Console.WriteLine();
            //Console.WriteLine("Using a Stack inside of BlockingCollection");
            //Console.WriteLine();
            //Task t = RunProgram(new ConcurrentStack<CustomTask>());
            //t.Wait();
        }

        static async Task RunProgram(IProducerConsumerCollection<CustomTask> collection = null)
        {
            var taskCollection = new BlockingCollection<CustomTask>();
            if (collection != null)
                taskCollection = new BlockingCollection<CustomTask>(collection);
            //初始化collection中的数据
            var taskSource = Task.Run(() => TaskProducer(taskCollection));

            Task[] processors = new Task[4];
            for (int i = 1; i <= 4; i++)
            {
                string processorId = "Processor " + i;
                processors[i - 1] = Task.Run(
                    () => TaskProcessor(taskCollection, processorId));
            }

            await taskSource;

            await Task.WhenAll(processors);
        }
        /// <summary>
        /// 初始化collection中的数据
        /// </summary>
        /// <param name="collection"></param>
        /// <returns></returns>
        static async Task TaskProducer(BlockingCollection<CustomTask> collection)
        {
            for (int i = 1; i <= 20; i++)
            {
                await Task.Delay(20);
                var workItem = new CustomTask { Id = i };
                collection.Add(workItem);
                Console.WriteLine("Task {0} has been posted", workItem.Id);
            }
            collection.CompleteAdding();
        }
        /// <summary>
        /// 打印collection中的数据
        /// </summary>
        /// <param name="collection"></param>
        /// <param name="name"></param>
        /// <returns></returns>
        static async Task TaskProcessor(
            BlockingCollection<CustomTask> collection, string name)
        {
            await Module.GetRandomDelay();
            foreach (CustomTask item in collection.GetConsumingEnumerable())
            {
                Console.WriteLine("Task {0} has been processed by {1}", item.Id, name);
                await Module.GetRandomDelay();
            }
        }
    }
}
  • AddOrUpdate(TKey key, 电视机alue addValue, Func<TKey, 电视alue,
    电视alue>
    updateValueFactory);假若钦点的键尚不存在,则将键/值对增加到
    字典中;假若钦点的键已存在,则更新字典中的键/值对。
  • GetOrAdd(TKey key, TValue
    value);若是钦点的键尚不存在,则将键/值对丰富到字典中。
  • TryRemove(TKey key, out TValue
    value);尝试从字典中移除并回到具有钦定键的值。
  • TryUpdate(TKey key, 电视机alue newValue, TValue
    comparisonValue);将钦点键的幸存值与钦点值实行相比,假若相等,则用第多个值更新该键。

Program

说明:

7、使用ThreadStatic特性
  ThreadStatic性格是最简易的TLS使用,且只协理静态字段,只需求在字段上标记这么些特点就能够了

  • ConcurrentDictionary对于读操作是全然无锁的。当多少个职务或线程向里面添加元素或修改数据的时候,ConcurrentDictionary使用细粒度的锁。使用细粒度的锁只会锁定真正要求锁定的某些,而不是全体字典。

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using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        //TLS中的str变量
        //可以看到,str静态字段在两个线程中都是独立存储的,互相不会被修改。
        [ThreadStatic]
        static string str = "hehe";

        static void Main(string[] args)
        {
            //另一个线程只会修改自己TLS中的hehe
            Thread th = new Thread(() => { str = "Mgen"; Display(); });
            th.Start();
            th.Join();
            Display();
        }
        static void Display()
        {
            Console.WriteLine("{0} {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, str);
        }

    }
}

6)IProducerConsumerCollection:概念供生产者/消费者用来操作线程安全集合的诀窍。
此接口提供三个统1的意味(为劳动者/消费者集合),从而更高级别抽象如
System.Collections.Concurrent.BlockingCollection<T>能够利用集同盟为基础的贮存机制。

Program

 

捌、使用命名的LocalDataStoreSlot类型
  显明ThreadStatic性格只补助静态字段太受限制了。.NET线程类型中的LocalDataStoreSlot提供更好的TLS补助。大家先来探望命名的LocalDataStoreSlot类型,可以通过Thread.AllocateNamedDataSlot来分配三个命名的半空中,通过Thread.FreeNamedDataSlot来销毁二个命名的空中。空间数据的获取和安装则通过Thread类型的GetData方法和SetData方法。

三.常用情势

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1)并行的生产者-消费者方式

using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //创建Slot
            LocalDataStoreSlot slot = Thread.AllocateNamedDataSlot("slot");

            //设置TLS中的值
            Thread.SetData(slot, "hehe");

            //修改TLS的线程
            Thread th = new Thread(() =>
            {
                Thread.SetData(slot, "Mgen");
                Display();
            });

            th.Start();
            th.Join();
            Display();

            //清除Slot
            Thread.FreeNamedDataSlot("slot");
        }

        //显示TLS中Slot值
        static void Display()
        {
            LocalDataStoreSlot dataslot = Thread.GetNamedDataSlot("slot");
            Console.WriteLine("{0} {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.GetData(dataslot));
        }

    }
}

定义:

Program

生成者和顾客是此方式中的两类对象模型,消费者重视于劳动者的结果,生产者生成结果的同时,消费者选用结果。

玖、使用未命名的LocalDataStoreSlot类型
  线程同样支撑未命名的LocalDataStoreSlot,未命名的LocalDataStoreSlot不须要手动清除,分配则须要Thread.AllocateDataSlot方法。注意由于未命名的LocalDataStoreSlot未有称谓,由此无法使用Thread.GetNamedDataSlot方法,只幸亏多个线程中援引同一个LocalDataStoreSlot才得以对TLS空间进行操作,将地点的命名的LocalDataStoreSlot代码改成未命名的LocalDataStoreSlot执行

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图一 并行的生产者-消费者形式

using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        //静态LocalDataStoreSlot变量
        static LocalDataStoreSlot slot;

        static void Main(string[] args)
        {
            //创建Slot
            slot = Thread.AllocateDataSlot();

            //设置TLS中的值
            Thread.SetData(slot, "hehe");

            //修改TLS的线程
            Thread th = new Thread(() =>
            {
                Thread.SetData(slot, "Mgen");
                Display();

            });

            th.Start();
            th.Join();
            Display();
        }

        //显示TLS中Slot值
        static void Display()
        {
            Console.WriteLine("{0} {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.GetData(slot));
        }

    }
}

说明:

Program

  • 并发集合用在此格局下卓绝方便,因为并发集合支持此格局中指标的并行操作。
  • 若不利用并发集合,那么就要进入合伙机制,从而使程序变得相比复杂,难于爱抚和透亮,同时大大下跌质量。
  • 上图为劳动者消费者方式示意图,纵轴为时间轴,生成者与买主的并不在一条时间线上,但两岸有陆续,意在阐明生成者头阵生结果,而后消费者才真正使用了生成者产生的数额。

10、使用.NET 4.0的ThreadLocal<T>类型
  .NET
4.0在线程方面进入了很多东西,个中就回顾ThreadLocal<T>类型,他的面世更大的简化了TLS的操作。ThreadLocal<T>类型和Lazy<T>惊人相似,构造函数参数是Func<T>用来创设对象(当然也足以精晓成靶子的默许值),然后用Value属性来获得也许安装那些指标。
  ThreadLocal的操作或多或少有点像上边的未命名的LocalDataStoreSlot,但ThreadLocal感觉更精简更好精通。

2)流程形式

亚洲必赢官网 30亚洲必赢官网 31

定义:

using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static ThreadLocal<string> local;

        static void Main(string[] args)
        {
            //创建ThreadLocal并提供默认值
            local = new ThreadLocal<string>(() => "hehe");

            //修改TLS的线程
            Thread th = new Thread(() =>
            {

                local.Value = "Mgen";
                Display();
            });

            th.Start();
            th.Join();
            Display();
        }

        //显示TLS中数据值
        static void Display()
        {
            Console.WriteLine("{0} {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, local.Value);
        }

    }
}

流程由七个等级构成,每种阶段由壹比比皆是的生产者和买主构成。壹般来讲前二个阶段是后1个阶段的生成者;依靠相邻七个等级之间的缓冲区队列,各类阶段可以并发执行。

Program

亚洲必赢官网 32 

 

图二 并行的流程格局

说明:

  • 常接纳BlockingCollection<T>作为缓冲罐区队列。
  • 流程的速度近似等于流水生产线最慢阶段的快慢。
  • 上图为流水生产线方式示意图,前一品级为后一阶段的生成者,那里显示了最为不难和中坚的流水生产线情势,更扑朔迷离的形式能够认为是每种阶段都包涵了对数码更加多的处理进度。

4 使用方法

仅以ConcurrentBag和BlockingCollection为例,其余的出现集合与之相似。

ConcurrentBag

1 List<string> list = ......
2 ConcurrentBag<string> bags = new ConcurrentBag<string>();
3 Parallel.ForEach(list, (item) => 
4 {
5     //对list中的每个元素进行处理然后,加入bags中
6     bags.Add(itemAfter);
7 });

BlockingCollection—生产者消费者形式

 1 public static void Execute()
 2 {
 3             //调用Invoke,使得生产者任务和消费者任务并行执行
 4             //Producer方法和Customer方法在Invoke中的参数顺序任意,不论何种顺序都会获得正确的结果
 5             Parallel.Invoke(()=>Customer(),()=>Producer());
 6             Console.WriteLine(string.Join(",",customerColl));
 7 }
 8 
 9 //生产者集合
10 private static BlockingCollection<int> producerColl = new BlockingCollection<int>();
11  //消费者集合
12 private static BlockingCollection<string> customerColl = new BlockingCollection<string>();
13 
14 public static void Producer()
15 {
16             //循环将数据加入生成者集合
17             for (int i = 0; i < 100; i++)
18             {
19                 producerColl.Add(i);
20             }
21 
22             //设置信号,表明不在向生产者集合中加入新数据
23             //可以设置更加复杂的通知形式,比如数据量达到一定值且其中的数据满足某一条件时就设置完成添加
24             producerColl.CompleteAdding();
25 }
26 
27 public static void Customer()
28 {
29             //调用IsCompleted方法,判断生产者集合是否在添加数据,是否还有未"消费"的数据
30             //注意不要使用IsAddingCompleted,IsAddingCompleted只表明集合标记为已完成添加,而不能说明其为空
31             //而IsCompleted为ture时,那么IsAddingCompleted为ture且集合为空
32             while (!producerColl.IsCompleted)
33             {
34                 //调用Take或TryTake "消费"数据,消费一个,移除一个
35                 //TryAdd的好处是提供超时机制
36                 customerColl.Add(string.Format("消费:{0}", producerColl.Take()));
37             }
38 }

转发与引用请注脚出处。

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