C#并行编程-并发集合
菜鸟学习并行编程，参考《C#并行编程高级教程.PDF》，如有错误，欢迎指正。
目录
背景
基于任务的程序设计、命令式数据并行和任务并行都要求能够支持并发更新的数组、列表和集合。
在.NET Framework 4 以前，为了让共享的数组、列表和集合能够被多个线程更新，需要添加复杂的代码来同步这些更新操作。
如您需要编写一个并行循环，这个循环以无序的方式向一个共享集合中添加元素，那么必须加入一个同步机制来保证这是一个线程安全的集合。
System.Collenctions和System.Collenctions.Generic 名称空间中所提供的经典列表、集合和数组的线程都不是安全的，不能接受并发请求，因此需要对相应的操作方法执行串行化。
下面看代码，代码中并没有实现线程安全和串行化：
class Program
{
private static object o = new object();
private static List<Product> _Products { get; set; }
/* coder:释迦苦僧
* 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<Product>();
/*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(, , (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; }
}
代码中开启了三个并发操作，每个操作都向集合中添加1000条数据，在没有保障线程安全和串行化的运行下，实际得到的数据并没有3000条，结果如下：
为此我们需要采用Lock关键字，来确保每次只有一个线程来访问 _Products.Add(product); 这个方法，代码如下：
class Program
{
private static object o = new object();
private static List<Product> _Products { get; set; }
/* coder:释迦苦僧
* 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<Product>();
/*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("当前数据量为：" + _Products.Count);
Console.ReadLine();
} /*执行集合数据添加操作*/
static void AddProducts()
{
Parallel.For(, , (i) =>
{
Product product = new Product();
product.Name = "name" + i;
product.Category = "Category" + i;
product.SellPrice = i;
lock (o)
{
_Products.Add(product);
}
}); }
} class Product
{
public string Name { get; set; }
public string Category { get; set; }
public int SellPrice { get; set; }
}
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，在并发编程中显然不适用。
System.Collections.Concurrent
.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需要使用锁的次数，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：
线程安全并不是没有代价的，比起System.Collenctions和System.Collenctions.Generic命名空间中的列表、集合和数组来说，并发集合会有更大的开销。因此，应该只在需要从多个任务中并发访问集合的时候才使用并发几个，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。
为此，在.NET Framework中提供了System.Collections.Concurrent新的命名空间可以访问用于解决线程安全问题，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：
class Program
{
private static object o = new object();
/*定义 Queue*/
private static Queue<Product> _Products { get; set; }
private static ConcurrentQueue<Product> _ConcurrenProducts { get; set; }
/* coder:释迦苦僧
* 代码中 创建三个并发线程 来操作_Products 和 _ConcurrenProducts 集合，每次添加 10000 条数据 查看 一般队列Queue 和 多线程安全下的队列ConcurrentQueue 执行情况
*/
static void Main(string[] args)
{
Thread.Sleep();
_Products = new Queue<Product>();
Stopwatch swTask = new Stopwatch();
swTask.Start(); /*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);
swTask.Stop();
Console.WriteLine("List<Product> 当前数据量为：" + _Products.Count);
Console.WriteLine("List<Product> 执行时间为：" + swTask.ElapsedMilliseconds); Thread.Sleep();
_ConcurrenProducts = new ConcurrentQueue<Product>();
Stopwatch swTask1 = new Stopwatch();
swTask1.Start(); /*创建任务 tk1 tk1 执行 数据集合添加操作*/
Task tk1 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddConcurrenProducts();
});
/*创建任务 tk2 tk2 执行 数据集合添加操作*/
Task tk2 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddConcurrenProducts();
});
/*创建任务 tk3 tk3 执行 数据集合添加操作*/
Task tk3 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddConcurrenProducts();
}); Task.WaitAll(tk1, tk2, tk3);
swTask1.Stop();
Console.WriteLine("ConcurrentQueue<Product> 当前数据量为：" + _ConcurrenProducts.Count);
Console.WriteLine("ConcurrentQueue<Product> 执行时间为：" + swTask1.ElapsedMilliseconds);
Console.ReadLine();
} /*执行集合数据添加操作*/
static void AddProducts()
{
Parallel.For(, , (i) =>
{
Product product = new Product();
product.Name = "name" + i;
product.Category = "Category" + i;
product.SellPrice = i;
lock (o)
{
_Products.Enqueue(product);
}
}); }
/*执行集合数据添加操作*/
static void AddConcurrenProducts()
{
Parallel.For(, , (i) =>
{
Product product = new Product();
product.Name = "name" + i;
product.Category = "Category" + i;
product.SellPrice = i;
_ConcurrenProducts.Enqueue(product);
}); }
} class Product
{
public string Name { get; set; }
public string Category { get; set; }
public int SellPrice { get; set; }
}
需要注意的是，代码中的输出时间并不能够完全正确的展示出并发代码下的ConcurrentQueue性能，采用ConcurrentQueue在一定程度上也带来了损耗，如下图所示：
ConcurrentQueue 还有另外两种方法：TryDequeue 尝试移除并返回 和 TryPeek 尝试返回但不移除，下面贴代码：
class Program
{
private static object o = new object();
private static ConcurrentQueue<Product> _ConcurrenProducts { get; set; }
/* coder:释迦苦僧
* ConcurrentQueue 下的 TryPeek 和 TryDequeue
*/
static void Main(string[] args)
{
_ConcurrenProducts = new ConcurrentQueue<Product>();
/*执行添加操作*/
Console.WriteLine("执行添加操作");
Parallel.Invoke(AddConcurrenProducts, AddConcurrenProducts);
Console.WriteLine("ConcurrentQueue<Product> 当前数据量为：" + _ConcurrenProducts.Count);
/*执行TryPeek操作 尝试返回不移除*/
Console.WriteLine("执行TryPeek操作 尝试返回不移除");
Parallel.Invoke(PeekConcurrenProducts, PeekConcurrenProducts);
Console.WriteLine("ConcurrentQueue<Product> 当前数据量为：" + _ConcurrenProducts.Count); /*执行TryDequeue操作 尝试返回并移除*/
Console.WriteLine("执行TryDequeue操作 尝试返回并移除");
Parallel.Invoke(DequeueConcurrenProducts, DequeueConcurrenProducts);
Console.WriteLine("ConcurrentQueue<Product> 当前数据量为：" + _ConcurrenProducts.Count); Console.ReadLine();
} /*执行集合数据添加操作*/
static void AddConcurrenProducts()
{
Parallel.For(, , (i) =>
{
Product product = new Product();
product.Name = "name" + i;
product.Category = "Category" + i;
product.SellPrice = i;
_ConcurrenProducts.Enqueue(product);
});
}
/*尝试返回 但不移除*/
static void PeekConcurrenProducts()
{
Parallel.For(, , (i) =>
{
Product product = null;
bool excute = _ConcurrenProducts.TryPeek(out product);
Console.WriteLine(product.Name);
});
}
/*尝试返回 并 移除*/
static void DequeueConcurrenProducts()
{
Parallel.For(, , (i) =>
{
Product product = null;
bool excute = _ConcurrenProducts.TryDequeue(out product);
Console.WriteLine(product.Name);
});
}
} class Product
{
public string Name { get; set; }
public string Category { get; set; }
public int SellPrice { get; set; }
}
需要注意 TryDequeue 和 TryPeek 的无序性，在多线程下
ConcurrentStack 是完全无锁的，能够支持并发的添加元素，后进先出。下面贴代码，详解见注释：
private static object o = new object();
/*定义 Stack*/
private static Stack<Product> _Products { get; set; }
private static ConcurrentStack<Product> _ConcurrenProducts { get; set; }
/* coder:释迦苦僧
* 代码中 创建三个并发线程 来操作_Products 和 _ConcurrenProducts 集合，每次添加 30000 条数据 查看 一般Stack 和 多线程安全下的 ConcurrentStack 执行情况
*/
static void Main(string[] args)
{
Thread.Sleep();
_Products = new Stack<Product>();
Stopwatch swTask = new Stopwatch();
swTask.Start(); /*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);
swTask.Stop();
Console.WriteLine("List<Product> 当前数据量为：" + _Products.Count);
Console.WriteLine("List<Product> 执行时间为：" + swTask.ElapsedMilliseconds); Thread.Sleep();
_ConcurrenProducts = new ConcurrentStack<Product>();
Stopwatch swTask1 = new Stopwatch();
swTask1.Start(); /*创建任务 tk1 tk1 执行 数据集合添加操作*/
Task tk1 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddConcurrenProducts();
});
/*创建任务 tk2 tk2 执行 数据集合添加操作*/
Task tk2 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddConcurrenProducts();
});
/*创建任务 tk3 tk3 执行 数据集合添加操作*/
Task tk3 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
AddConcurrenProducts();
}); Task.WaitAll(tk1, tk2, tk3);
swTask1.Stop();
Console.WriteLine("ConcurrentStack<Product> 当前数据量为：" + _ConcurrenProducts.Count);
Console.WriteLine("ConcurrentStack<Product> 执行时间为：" + swTask1.ElapsedMilliseconds);
Console.ReadLine();
} /*执行集合数据添加操作*/
static void AddProducts()
{
Parallel.For(, , (i) =>
{
Product product = new Product();
product.Name = "name" + i;
product.Category = "Category" + i;
product.SellPrice = i;
lock (o)
{
_Products.Push(product);
}
}); }
/*执行集合数据添加操作*/
static void AddConcurrenProducts()
{
Parallel.For(, , (i) =>
{
Product product = new Product();
product.Name = "name" + i;
product.Category = "Category" + i;
product.SellPrice = i;
_ConcurrenProducts.Push(product);
}); }
} class Product
{
public string Name { get; set; }
public string Category { get; set; }
public int SellPrice { get; set; }
}
ConcurrentStack 还有另外两种方法：TryPop 尝试移除并返回 和 TryPeek 尝试返回但不移除，下面贴代码：
class Program
{
private static object o = new object();
private static ConcurrentStack<Product> _ConcurrenProducts { get; set; }
/* coder:释迦苦僧
* ConcurrentQueue 下的 TryPeek 和 TryPop
*/
static void Main(string[] args)
{
_ConcurrenProducts = new ConcurrentStack<Product>();
/*执行添加操作*/
Console.WriteLine("执行添加操作");
Parallel.Invoke(AddConcurrenProducts, AddConcurrenProducts);
Console.WriteLine("ConcurrentStack<Product> 当前数据量为：" + _ConcurrenProducts.Count);
/*执行TryPeek操作 尝试返回不移除*/
Console.WriteLine("执行TryPeek操作 尝试返回不移除");
Parallel.Invoke(PeekConcurrenProducts, PeekConcurrenProducts);
Console.WriteLine("ConcurrentStack<Product> 当前数据量为：" + _ConcurrenProducts.Count); /*执行TryDequeue操作 尝试返回并移除*/
Console.WriteLine("执行TryPop操作 尝试返回并移除");
Parallel.Invoke(PopConcurrenProducts, PopConcurrenProducts);
Console.WriteLine("ConcurrentStack<Product> 当前数据量为：" + _ConcurrenProducts.Count); Console.ReadLine();
} /*执行集合数据添加操作*/
static void AddConcurrenProducts()
{
Parallel.For(, , (i) =>
{
Product product = new Product();
product.Name = "name" + i;
product.Category = "Category" + i;
product.SellPrice = i;
_ConcurrenProducts.Push(product);
});
}
/*尝试返回 但不移除*/
static void PeekConcurrenProducts()
{
Parallel.For(, , (i) =>
{
Product product = null;
bool excute = _ConcurrenProducts.TryPeek(out product);
Console.WriteLine(product.Name);
});
}
/*尝试返回 并 移除*/
static void PopConcurrenProducts()
{
Parallel.For(, , (i) =>
{
Product product = null;
bool excute = _ConcurrenProducts.TryPop(out product);
Console.WriteLine(product.Name);
});
}
} class Product
{
public string Name { get; set; }
public string Category { get; set; }
public int SellPrice { get; set; }
}
对于并发下的其他集合，我这边就不做代码案列了，大家可以通过下面的链接查看,如有问题，欢迎指正
http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.collections.concurrent(v=vs.110).aspx
作者：释迦苦僧 出处：http://www.cnblogs.com/woxpp/p/3935557.html
本文版权归作者和博客园共有，欢迎转载，但未经作者同意必须保留此段声明，且在文章页面明显位置给出原文连接。
C#并行编程-并发集合的更多相关文章
- 转载 .Net多线程编程—并发集合 https://www.cnblogs.com/hdwgxz/p/6258014.html
集合 1 为什么使用并发集合? 原因主要有以下几点: 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, ...
- .Net多线程编程—并发集合
并发集合 1 为什么使用并发集合? 原因主要有以下几点: 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 ...
- C#并行编程系列-文章导航
菜鸟初步学习,不对的地方请大神指教,参考<C#并行编程高级教程.pdf> 目录 C#并行编程-相关概念 C#并行编程-Parallel C#并行编程-Task C#并行编程-并发集合 C# ...
- C#并行编程-相关概念
菜鸟初步学习,不对的地方请大神指教,参考<C#并行编程高级教程.pdf> 目录 C#并行编程-相关概念 C#并行编程-Parallel C#并行编程-Task C#并行编程-并发集合 C# ...
- C#并行编程-Parallel
菜鸟学习并行编程,参考<C#并行编程高级教程.PDF>,如有错误,欢迎指正. 目录 C#并行编程-相关概念 C#并行编程-Parallel C#并行编程-Task C#并行编程-并发集合 ...
- C#并行编程-Task
菜鸟学习并行编程,参考<C#并行编程高级教程.PDF>,如有错误,欢迎指正. 目录 C#并行编程-相关概念 C#并行编程-Parallel C#并行编程-Task C#并行编程-并发集合 ...
- C#并行编程-线程同步原语
菜鸟学习并行编程,参考<C#并行编程高级教程.PDF>,如有错误,欢迎指正. 目录 C#并行编程-相关概念 C#并行编程-Parallel C#并行编程-Task C#并行编程-并发集合 ...
- C#并行编程-PLINQ:声明式数据并行
目录 C#并行编程-相关概念 C#并行编程-Parallel C#并行编程-Task C#并行编程-并发集合 C#并行编程-线程同步原语 C#并行编程-PLINQ:声明式数据并行 背景 通过LINQ可 ...
- C#并行编程-PLINQ:声明式数据并行-转载
C#并行编程-PLINQ:声明式数据并行 目录 C#并行编程-相关概念 C#并行编程-Parallel C#并行编程-Task C#并行编程-并发集合 C#并行编程-线程同步原语 C#并行编程-P ...
随机推荐
- 小JAVA大世界之万年历
import java.util.Scanner; public class Calendar { public static void main(String[] args) { // 万年历 in ...
- 说说Python中的闭包 - Closure
转载自https://segmentfault.com/a/1190000007321972 Python中的闭包不是一个一说就能明白的概念,但是随着你往学习的深入,无论如何你都需要去了解这么一个东西 ...
- 访问控制public/protected/private的区别
Java支持四种不同的访问权限: 修饰符 说明 public 共有的,对所有类可见. protected 受保护的,对同一包内的类和所有子类可见. private 私有的,在同一类内可见. 默认的 在 ...
- [LeetCode] 423 Reconstruct Original Digits from English
Given a non-empty string containing an out-of-order English representation of digits 0-9, output the ...
- 「2014-3-13」Javascript Engine, Java VM, Python interpreter, PyPy – a glance
提要: url anchor (ajax) => javascript engine (1~4 articles) => java VM vs. python interpreter =& ...
- Firebird数据库系统的开发团队
下载Firebird3的发布文档,上面列出了开发团队,仔细看了看,原来俄罗斯人是主导(内核开发),法国人.智利人.巴西人.日本人.荷兰人.捷克人都有.共17人,3人全职. able 13.1. Fir ...
- MongoDB学习笔记-04 索引
索引是用来加速查询的.有了索引之后,数据库不必进行全表扫描,只需先在索引中查找,再根据找到的索引查找数据.MongoDB的索引几乎和传统关系型数据库一样. 创建索引 创建索引是在相应的集合中使用ens ...
- 结对开发训练（郭林林&胡潇丹）
此次编程题为:求一个整数数组最大子数组之和,要求时间复杂度为O(n). 首先,我们对题目做出分析,做出第一种预行方案,即定义一个数组,当数组中元素大于等于0时,进行累加:若小于0,则与后面的数作比较, ...
- 8.3 网络通信 Volley
AsyncHttpClient,它把HTTP所有的通信细节全部封装在了内部,我们只需要简单调用几行代码就可以完成通信操作了. Universal-Image-Loader,它使得在界面上显示网络图片的 ...
- 用sql取出来的list需要处理成map的两种情况
1. 原生sql: select a.id,a.name from a SQLQuery sqlQuery=this.getSession().createSQLQuery(sb.toString() ...