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
- PWM波控制舵机总结
文章转自:http://www.geek-workshop.com/thread-70-1-1.html 一.关于舵机: 舵机(英文叫Servo):它由直流电机.减速齿轮组.传感器和控制电路组成的一套 ...
- jsp去掉小数点
<fmt:formatNumber value="${zyUser.user_gold}" pattern="0"/>
- 注意ArrayAdapter的Add()方法
ArrayAdapter类可以作为ListView等的适配器资源,并且可以动态向适配器中添加新的数据,这就是ArrayAdapter.Add()方法的作用.但是在使用该方法时如果出错,那就需要检查Ar ...
- Usart的单线半双工模式（stm32F10x系列）
这两天折腾CTS/RTS硬件流控,看到说232协议的CTS/RTS只是用来做半双工换向使用的.正好手头上有块stm32的板子,看了看stm32的Usart,竟然发现支持的是单线半双工.232里面毕竟4 ...
- 第47讲：Scala多重界定代码实战及其在Spark中的应用源码解析
今天学习了scala的多重界定 T >: A <: B 表示T同时有下界和下界,下界为A,上界为B,A为B的子类型.下界必须写在前面,上界必须写在后面,位置不能颠倒. T<:A wi ...
- loadrunner 的Administration Page页面设置
工作中用到Loadrunner不是很多,能够简单用用,深入的知识还得靠自己空余时自学.对于loadrunner 的Administration Page页面设置,我的理解是给自己设置各种障碍,然后一个 ...
- 影响Java EE性能的十大问题（转）
本文作者是一名有10多年经验的高级系统架构师,他的主要专业领域是Java EE.中间件和JVM技术.他在性能优化和提升方面也有很深刻的见解,下面他将和大家分享一下常见的10个影响Java EE性能问题 ...
- halcon算子
halcon的算子列表 Chapter 1 :Classification 1.1 Gaussian-Mixture-Models 1.add_sample_class_gmm 功能:把一个训练样 ...
- Ubuntu Tftpd服务配置
---恢复内容开始--- 服务器端(ip:192.168.1.100) #安装tftpd-hpa sudo apt-get install tftpd-hpa 修改配置文件 sudo vim /etc ...
- slot游戏中的数学概念
最近研究slot 算法,看了大量的英文资料,因为母语中文,一直使用中文的英文小白来说,好心塞,悔不当初没学好英文. 下文是从众多的英文中摘录的唯一能够看明白的概念.先给自己留着,到时候深入研究可以看 ...