使用C#的泛型队列Queue实现生产消费模式

本篇体验使用C#的泛型队列Queue<T>实现生产消费模式。

如果把生产消费想像成自动流水生产线的话，生产就是流水线的物料，消费就是某种设备对物料进行加工的行为，流水线就是队列。

现在，要写一个体现生产消费模式的泛型帮助类，比如叫ProducerConsumer<T>。

该类肯定会维护一个有关生产、物料的Queue<T>类型的字段，还存在一个有关消费、Action<T>类型的字段。

在ProducerConsumer类的构造函数中，为Action<T>类型的字段赋值，并开启后台有关消费的线程。

ProducerConsumer类肯定存在一个进队列的方法，并且要保证在多线程情况下，同一时间只有一个生产或物料进入队列。

ProducerConsumer类还存在一个有关消费的方法，并且保证在多线程情况下，同一时间只有一个生产或物料出列，并消费它。

另外，在生产或物料在出队列的时候，可能会出现队列中暂时没有生产或物料的情况，这时候我们希望线程阻塞一下，这需要通过AutoResetEvent实现。AutoResetEvent的大致原理是：当生产或物料进入队列的时候需要告诉AutoResetEvent一下，当队列中暂时没有生产或物料的时候，也需要告诉AutoResetEvent，让它来阻塞线程。

  //有关生产消费的泛型类

    public class ProducerConsumer<T>

    {

        //用来存储生产者的队列

        private readonly Queue<T>  queue = new Queue<T>();


        //锁

        private readonly object queueLocker = new object();


        //消费行为

        private readonly Action<T> consumerAction;


        //出列的时候需要检查队列中是否有元素，如果没有，需要阻塞

        private readonly AutoResetEvent queueWaitHandle = new AutoResetEvent(false);


        public ProducerConsumer(Action<T> consumerAction)

        {

            if (consumerAction == null)

            {

                throw new ArgumentNullException("consumerAction");

            }


            this.consumerAction = consumerAction;


            //后台开启一个线程开始消费生产者

            new Thread(this.ConsumeItems){IsBackground = true}.Start();

        }


        //进列

        public void Enqueue(T item)

        {

            //确保同一时间只有一个生产者进列

            lock (queueLocker)

            {

                queue.Enqueue(item);


                //每次进列都要设置AutoResetEvent事件

                this.queueWaitHandle.Set();

            }

        }


        //消费动作

        private void ConsumeItems()

        {

            while (true)

            {

                T nextItem = default(T);


                //标志，确认队列中的生产者是否存在

                bool doesItemExist;


                //确保同一时间只有一个生产者出列

                lock (this.queueLocker)

                {

                    //先确认队列中的生产者是否存在

                    doesItemExist = this.queue.Count > 0;

                    if (doesItemExist)

                    {

                        nextItem = this.queue.Dequeue();

                    }


                }


                //如果生产者存在，才消费生产者

                if (doesItemExist)

                {

                    this.consumerAction(nextItem);

                }

                else//否则的话，再等等下一个队列中的生产者

                {

                    this.queueWaitHandle.WaitOne();

                }


            }

        }

    }

客户端，针对多线程情形。

    class Program

    {

        static void Main(string[] args)

        {

            //实例化一个int类型的生产消费实例

            var producerConsumer = new ProducerConsumer<int>(i => Console.WriteLine("正在消费" + i));


            Random random = new Random();


            //开启进队列线程

            var t1 = new Thread(() =>

            {

                for (int i = 0; i < 100; i++)

                {

                    producerConsumer.Enqueue(i);

                    Thread.Sleep(random.Next(0,5));

                }

            });


            var t2 = new Thread(() =>

            {

                for (int i = 0; i > -100; i--)

                {

                    producerConsumer.Enqueue(i);

                    Thread.Sleep(random.Next(0, 5));

                }

            });


            t1.Start();

            t2.Start();


            t1.Join();

            t2.Join();


            Thread.Sleep(50);


            Console.ReadKey();


        }

    }