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C# 集合-并发处理
阅读量:2437 次
发布时间:2019-05-10

本文共 4667 字,大约阅读时间需要 15 分钟。

 每次写博客,第一句话都是这样的:程序员很苦逼,除了会写程序,还得会写博客!当然,希望将来的一天,某位老板看到此博客,给你的程序员职工加点薪资吧!因为程序员的世界除了苦逼就是沉默。我眼中的程序员大多都不爱说话,默默承受着编程的巨大压力,除了技术上的交流外,他们不愿意也不擅长和别人交流,更不乐意任何人走进他们的内心!

   最近悟出来一个道理,在这儿分享给大家:学历代表你的过去,能力代表你的现在,学习代表你的将来。我们都知道计算机技术发展日新月异,速度惊人的快,你我稍不留神,就会被慢慢淘汰!因此:每日不间断的学习是避免被淘汰的不二法宝。

   当然,题外话说多了,咱进入正题!

   简单的总结下对预防并发的理解:预防并发其实就是将并行执行修改为串行执行。(关于数据库并发问题大家可参考我的博客:)

   背景   

   C#命名空间:System.Collenctions和System.Collenctions.Generic 中提供了很多列表、集合和数组。例如:List<T>集合,数组Int[],String[] ......,Dictory<T,T>字典等等。但是这些列表、集合和数组的线程都不是安全的,不能接受并发请求。下面通过一个例子来加以说明,如下:

class Program    {        private static object o = new object();        private static List
_Products { get; set; } /* coder:天才卧龙 * 代码中 创建三个并发线程 来操作_Products 集合 * System.Collections.Generic.List 这个列表在多个线程访问下,不能保证是安全的线程,所以不能接受并发的请求,我们必须对ADD方法的执行进行串行化 */ static void Main(string[] args) { _Products = new List
(); /*创建任务 t1 t1 执行 数据集合添加操作*/ Task t1 = Task.Factory.StartNew(() => { AddProducts(); }); /*创建任务 t2 t2 执行 数据集合添加操作*/ Task t2 = Task.Factory.StartNew(() => { AddProducts(); }); /*创建任务 t3 t3 执行 数据集合添加操作*/ Task t3 = Task.Factory.StartNew(() => { AddProducts(); }); Task.WaitAll(t1, t2, t3); Console.WriteLine(_Products.Count); Console.ReadLine(); } /*执行集合数据添加操作*/ static void AddProducts() { Parallel.For(0, 1000, (i) => { Product product = new Product(); product.Name = "name" + i; product.Category = "Category" + i; product.SellPrice = i; _Products.Add(product); }); } } class Product { public string Name { get; set; } public string Category { get; set; } public int SellPrice { get; set; } }

   本例中,开辟了三个线程,通过循环向集合中添加数据,每个线程执行1000次(三个线程之间的操作是同时进行的,也是并行的),那么,理论上结果应该是3000。

   上文中我们讲到: C#命名空间:System.Collenctions和System.Collenctions.Generic 下的列表,数组,集合并不能保证线程安全,并不能防止并发的发生。

   本例运行的结果也证明了上述结论的正确性,其结果如下:

   由此可见:C#命名空间:System.Collenctions和System.Collenctions.Generic 下的列表,数组,集合确实不能保证线程安全,确实不能预防并发。那么我们应当怎么解决上述问题呢?

   还好,自C#2.0以来,LOCK是一直存在的。使用LOCK(互斥锁)是可以做到防止并发的,示例代码如下:

class Program    {        private static object o = new object();        private static List
_Products { get; set; } /* coder:天才卧龙 * 代码中 创建三个并发线程 来操作_Products 集合 * System.Collections.Generic.List 这个列表在多个线程访问下,不能保证是安全的线程,所以不能接受并发的请求,我们必须对ADD方法的执行进行串行化 */ static void Main(string[] args) { _Products = new List
(); /*创建任务 t1 t1 执行 数据集合添加操作*/ Task t1 = Task.Factory.StartNew(() => { AddProducts(); }); /*创建任务 t2 t2 执行 数据集合添加操作*/ Task t2 = Task.Factory.StartNew(() => { AddProducts(); }); /*创建任务 t3 t3 执行 数据集合添加操作*/ Task t3 = Task.Factory.StartNew(() => { AddProducts(); }); Task.WaitAll(t1, t2, t3); Console.WriteLine(_Products.Count); Console.ReadLine(); } /*执行集合数据添加操作*/ static void AddProducts() { Parallel.For(0, 1000, (i) => { lock (o) { Product product = new Product(); product.Name = "name" + i; product.Category = "Category" + i; product.SellPrice = i; _Products.Add(product); } }); } } class Product { public string Name { get; set; } public string Category { get; set; } public int SellPrice { get; set; } }

引入了Lock,运行结果也正常了,如下:

   但是锁的引入,带来了一定的开销和性能的损耗,并降低了程序的扩展性,而且还会有死锁的发生(虽说概率不大,但也不能不防啊),因此:使用LOCK进行并发编程显然不太适用。

   还好,微软一直在更新自己的东西:

   .NET Framework 4提供了新的线程安全和扩展的并发集合,它们能够解决潜在的死锁问题和竞争条件问题,因此在很多复杂的情形下它们能够使得并行代码更容易编写,这些集合尽可能减少使用锁的次数,从而使得在大部分情形下能够优化为最佳性能,不会产生不必要的同步开销。

   需要注意的是:在串行代码中使用并发集合是没有意义的,因为它们会增加无谓的开销。

   在.NET Framework4.0以后的版本中提供了命名空间:System.Collections.Concurrent 来解决线程安全问题,通过这个命名空间,能访问以下为并发做好了准备的集合。

   1.BlockingCollection 与经典的阻塞队列数据结构类似,能够适用于多个任务添加和删除数据,提供阻塞和限界能力。

   2.ConcurrentBag 提供对象的线程安全的无序集合

   3.ConcurrentDictionary  提供可有多个线程同时访问的键值对的线程安全集合

   4.ConcurrentQueue   提供线程安全的先进先出集合

   5.ConcurrentStack   提供线程安全的后进先出集合

   这些集合通过使用比较并交换和内存屏障等技术,避免使用典型的互斥重量级的锁,从而保证线程安全和性能。

   ConcurrentQueue 

   ConcurrentQueue 是完全无锁的,能够支持并发的添加元素,先进先出。下面贴代码,详解见注释:

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