线程安全项目,中的线程安全集合类

1、IProducerConsumerCollection (线程安全接口)
  此接口的装有达成必须都启用此接口的兼具成员,若要从多少个线程同时使用。

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



小说摘自msdn library官方文书档案

能够选取托管线程本地存款和储蓄区 (TLS) 存款和储蓄某一线程和平运动用程序域所独有的数量。
.NET Framework 提供了二种采用托管 TLS 的主意:线程相关的静态字段和数据槽。

  • 假设你能够在编写翻译时预料到您的方便须要,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好性能。 它们还享有编写翻译时类型检查的独到之处。

  • 假设不得不在运作时意识你的实际上必要,请使用数据槽。
    数据槽比线程相关的静态字段慢一些且进一步劳顿使用,并且数据存款和储蓄为
    Object.aspx)
    类型,因而必须将其挟持转换为正确的类型才能动用。

在非托管 C++ 中,能够使用 TlsAlloc 来动态分配槽,使用
__declspec(thread) 来注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 4中,能够应用
System.Threading.ThreadLocal<T>.aspx)
类创制线程本地对象,在首先次使用该目的时它将惰式起始化。
有关详细消息,请参阅推迟开始化.aspx)。

托管 TLS 中数据的唯一性

 

不论是使用线程相关的静态字段依然使用数据槽,托管 TLS
中的数据都是线程和行使程序域组合所独有的。

  • 在使用程序域内部,一个线程不能够改改另四个线程中的数据,固然那五个线程使用同贰个字段或槽时也不可能。

  • 当线程从四个利用程序域中访问同二个字段或槽时,会在各类应用程序域中维护多个单身的值。

比如,借使某些线程设置线程相关的静态字段的值,接着它进入另贰个使用程序域,然后搜索该字段的值,则在第二个应用程序域中找寻的值将不相同于第多个利用程序域中的值。
在第3个使用程序域中为该字段设置3个新值不会潜移默化率先个应用程序域中该字段的值。

同一,当有个别线程获取四个不等采用程序域中的同一命名数据槽时,第③个利用程序域中的数据将平素与第三个利用程序域中的数据非亲非故。

线程相关的静态字段

 

只要你了然某些数码连接某些线程和应用程序域组合所独有的,请向该静态字段应用
ThreadStaticAttribute.aspx)
天性。 与应用别的其余静态字段一样采用该字段。
该字段中的数据是各样使用它的线程所独有的。

线程相关的静态字段的习性优越数据槽,并且具有编写翻译时类型检查的独到之处。

请小心,任何类构造函数代码都将在拜访该字段的第3个上下文中的第一个线程上运转。
在同样应用程序域内的保有别的线程或左右文中,假设字段是引用类型,它们将被初步化为
null(在 Visual Basic 中为
线程安全项目,中的线程安全集合类。Nothing);借使字段是值类型,它们将被开端化为它们的暗中同意值。
因而,您不应依赖于类构造函数来初步化线程相关的静态字段。
而应防止早先化线程相关的静态字段并假定它们开首化为 null
(Nothing) 或它们的暗中同意值。

数据槽

 

.NET Framework 提供了线程和使用程序域组合所独有的动态数据槽。
数据槽包罗二种档次:命名槽和未命名槽。
两者都是透过利用LocalDataStoreSlot.aspx)
结构来贯彻的。

  • 若要创设命名数据槽,请使用
    Thread.AllocateNamedDataSlot.aspx)

    Thread.GetNamedDataSlot.aspx)
    方法。 若要赢得对某些现有命名槽的引用,请将其名称传递给
    GetNamedDataSlot.aspx)
    方法。

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

对于命名槽和未命名槽,请使用
Thread.SetData.aspx)

Thread.GetData.aspx)
方法设置和检索槽中的新闻。
那个都以静态方法,它们一贯成效于当下正值实践它们的线程的数额。

命名槽恐怕很便利,因为您能够在急需它时经过将其名称传递给
GetNamedDataSlot.aspx)
方法来搜寻该槽,而不是保证对未命名槽的引用。
然则,如果另二个零部件使用同一的称谓来命名其线程相关的存款和储蓄区,并且有3个线程同时推行来自您的零件和该零件的代码,则那七个零件恐怕会毁掉彼此的多少。(本方案一经这多少个零部件在同等应用程序域内运维,并且它们并不用于共享相同数量。)

并发集合

C# 的联谊类型中, 都有Synchronized静态方法, 和SyncRoot实例方法

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1 怎么接纳并发集合?

对于ArrayList以及Hashtable
集合类来讲,当须求做到线程安全的时候,最佳使用其自带的属性SyncRoot
来完结,固然也得以选拔其Synchronized()方法来促成,但是采纳性质会更好。

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);
        }
    }
}

由来根本有以下几点:

线程安全集合:
BlockingCollection:
叁个线程安全集合类,可为任何项指标会合提供线程安全

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,他们不适合于接受并发的一声令下来增加和删除元素。
  • 在产出代码中央银行使上述经典集合须求复杂的三只管理,使用起来很不便于。
  • 应用复杂的一块机制会大大下降质量。
  • NET Framework
    4所提供的新的集纳尽恐怕地缩减必要选用锁的次数。那些新的集合通过使用相比并交流(compare-and-swap,CAS)指令和内存屏障,防止选拔互斥的份量级锁。那对品质有保持。

何时使用线程安全集合 
该小说解释了.net
framework4新引入的多个专门辅助八线程添加和删除操作而规划的集合类型。分化于在此之前版本的中集合类型中的SyncRoot属性
以及 Synchronized()方法,那么些新品类应用了急速的锁定和免锁定同步机制

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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!!");
        }
    }
}

与经典集合比较,并发集合会有更大的支付,由此在串行代码中采用并发集合无意义,只会增多额外的付出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点子,以供产品/使用者利用

Program

 

演示请看:
IProducerConsumerCollection<T>
Interface

② 、ConcurrentStack类:安全堆栈

2 并发集合

官方示例给的是依照堆栈的线程安全完毕,他一连自该接口。然后加锁lock来贯彻线程安全,该接口有两个办法:

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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; }
        }
    }
}

注重方法:

参照:
C# Synchronized 和 SyncRoot
完结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);将指标添加到集合结尾。
  • TryDequeue(out T result);
    尝试移除并赶回位于集合起来处的目的,重回值表示操作是不是成功。
  • TryPeek(out T
    result);尝试再次来到集合起来处的对象,但不将其移除,再次回到值表示操作是不是中标。

只要调用得是集合类的SyncRoot属性的话,其锁是目标级别的,而static
则是项目级其余。具体的自己检查自纠再商讨下。

叁 、ConcurrentQueue类:安全队列

说明:

BlockingCollection类型那一个集合类依然挺有趣的,他落成了IProducerConsumerCollection<T>的持有办法,能够兑现其余自定义类型的线程安全。越发是她的计时不通操作,具体代码示例请看:
怎么样:在 BlockingCollection
中各种增进和取出项
BlockingCollection
概述

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  • ConcurrentQueue是一点一滴无锁的,但当CAS操作失利且面临财富争用时,它可能会自旋并且重试操作。
  • ConcurrentQueue是FIFO集合,某些和出入顺序非亲非故的场合,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通常字典(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类是最棒的抉择
  ConcurrentDictionary类的实现采取了细粒度锁(fine-grained
locking)技术
,那在三十二线程写入方面比采取锁的一般的字典(也被称为粗粒度锁)

首要措施及品质:

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  • Push(T item);将对象插入集合的顶部。
  • TryPop(out T
    result);尝试弹出并赶回集合顶部的指标,重返值表示操作是或不是中标。
  • TryPeek(out T
    result);尝试再次回到集合起来处的靶子,但不将其移除,再次来到值表示操作是还是不是中标。
  • IsEmpty { get; }提示集合是或不是为空。
  • PushRange(T[] items);将四个对象插入集合的顶部。
  • TryPopRange(T[] items);弹出顶部多个成分,再次回到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操作失利且面临能源争用时,它也许会自旋并且重试操作。
  • 获得集合是或不是含有成分采纳IsEmpty属性,而不是经过判断Count属性是不是超出零。调用Count比调用IsEmpty耗费大。
  • 使用PushRange(T[]
    items)和TryPopRange(T[]
    items)时留意缓冲引起的额外成本和附加的内部存储器消耗。

5、ConcurrentBag类

 

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3) ConcurrentBag:元素可再次的冬季集聚

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

        public string ProducerName { get; set; }
    }
}

最主要方法及品质:

CrawlingTask

  • TryPeek(out T
    result);尝试从集合重临二个对象,但不移除该对象,再次回到值表示是还是不是中标博得该目的。
  • 美高梅开户网址 ,TryTake(out T
    result);尝试从集合重临3个目的并移除该指标,重回值表示是或不是成功博得该对象。
  • 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为每二个造访集合的线程维护了2个当地队列,在恐怕的情形下,它会以无锁的点子访问当地队列。
  • ConcurrentBag在同三个线程添加和删除成分的场馆下效能特别高。
  • 因为ConcurrentBag有时会须求锁,在劳动者线程和买主线程完全分离的光景下效用异常低。
  • ConcurrentBag调用IsEmpty的开支相当的大,因为那须要一时获得这几个冬季组的拥有锁。

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,提供阻塞和限制效率

Program

重点方法及品质:

6、BlockingCollection类
  BlockingCollection类:
大家能够改变职责存款和储蓄在堵塞集合中的方式。默许景况下它利用的是ConcurrentQueue容器,可是大家能够使用别的完成了IProducerConsumerCollection泛型接口的集结。

  • BlockingCollection(int
    boundedCapacity);boundedCapacity表示集合限制大小。
  • CompleteAdding();将BlockingCollection实例标记为不再接受任何添加。
  • IsCompleted { get; }此汇集是不是已标记为已做到拉长并且为空。
  • GetConsumingEnumerable();从集合中移除并回到移除的成分
  • Add(T item);添欧成分到聚集。
  • TryTake(T item, int millisecondsTimeout, CancellationToken
    cancellationToken);

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说明:

namespace ConsoleApp1
{
    class CustomTask
    {
        public int Id { get; set; }
    }
}
  • 选择BlockingCollection()构造函数实例化BlockingCollection,意味着不安装boundedCapacity,那么boundedCapacity为默许值:
    int.马克斯Value。
  • 分界:使用BlockingCollection(int
    boundedCapacity),设置boundedCapacity的值,当集合容积达到这几个值得时候,向BlockingCollection添英镑素的线程将会被卡住,直到有成分被删除。

CustomTask

边界功效可控制内部存款和储蓄器中集合最大尺寸,这对于必要处理大量成分的时候特别实用。

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  • 暗许意况下,BlockingCollection封装了叁个ConcurrentQueue。能够在构造函数中钦定多个兑现了IProducerConsumerCollection接口的面世集合,蕴含:ConcurrentStack、ConcurrentBag。
  • 动用此聚众包涵易于无界定等待的高危机,所以使用TryTake尤其,因为TryTake提供了晚点控制,钦定的年华内能够从集合中移除有些项,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:可由多少个线程同时做客的键值对的线程安全集合。

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根本方法

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,
    TValue>
    updateValueFactory);倘若钦赐的键尚不存在,则将键/值对丰盛到
    字典中;假如钦点的键已存在,则更新字典中的键/值对。
  • GetOrAdd(TKey key, 电视alue
    value);假使钦命的键尚不存在,则将键/值对拉长到字典中。
  • TryRemove(TKey key, out 电视alue
    value);尝试从字典中移除并再次回到具有钦命键的值。
  • TryUpdate(TKey key, 电视机alue newValue, TValue
    comparisonValue);将钦命键的现有值与钦点值实行相比,假如相等,则用第一个值更新该键。

Program

说明:

7、使用ThreadStatic特性
  ThreadStatic脾性是最简单易行的TLS使用,且只帮忙静态字段,只要求在字段上标记那天个性就足以了

  • ConcurrentDictionary对于读操作是一心无锁的。当多个职分或线程向个中添英镑素或涂改数据的时候,ConcurrentDictionary使用细粒度的锁。使用细粒度的锁只会锁定真正须要锁定的部分,而不是全方位字典。

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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措施。
此接口提供三个联结的代表(为劳动者/消费者集合),从而更高级别抽象如
System.Collections.Concurrent.BlockingCollection<T>能够应用集合营为基础的储存机制。

Program

 

⑧ 、使用命名的LocalDataStoreSlot类型
  明显ThreadStatic本性只援救静态字段太受限制了。.NET线程类型中的LocalDataStoreSlot提供更好的TLS援助。大家先来探视命名的LocalDataStoreSlot类型,能够由此Thread.AllocateNamedDataSlot来分配二个命名的上空,通过Thread.FreeNamedDataSlot来销毁三个命名的上空。空间数据的获取和安装则通过Thread类型的GetData方法和SetData方法。

3.常用方式

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1)并行的劳动者-消费者情势

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

生成者和买主是此情势中的两类对象模型,消费者注重于劳动者的结果,生产者生成结果的还要,消费者应用结果。

九 、使用未命名的LocalDataStoreSlot类型
  线程同样帮忙未命名的LocalDataStoreSlot,未命名的LocalDataStoreSlot不要求手动清除,分配则须求Thread.AllocateDataSlot方法。注意由于未命名的LocalDataStoreSlot没盛名称,因而不能运用Thread.GetNamedDataSlot方法,只幸好七个线程中援引同三个LocalDataStoreSlot才可以对TLS空间举办操作,将地点的命名的LocalDataStoreSlot代码改成未命名的LocalDataStoreSlot执行

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图1 并行的生产者-消费者情势

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

  • 并发集合用在此情势下丰富确切,因为并发集合帮忙此情势中目的的并行操作。
  • 若不利用并发集合,那么就要加盟合伙机制,从而使程序变得相比复杂,难于爱护和通晓,同时大大降低质量。
  • 上航海用教室为劳动者消费者方式示意图,纵轴为时间轴,生成者与顾客的并不在一条时间线上,但两岸有陆续,目的在于评释生成者首发生结果,而后消费者才真正使用了生成者产生的数目。

10、使用.NET 4.0的ThreadLocal<T>类型
  .NET
4.0在线程方面插足了好多事物,当中就总结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(当然也足以通晓成靶子的私下认可值),然后用Value属性来收获大概安装那个指标。
  ThreadLocal的操作或多或少有点像下面的未命名的LocalDataStoreSlot,但ThreadLocal感觉更简短更好了解。

2)流程格局

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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);
        }

    }
}

流程由几个阶段构成,种种阶段由一一日千里的劳动者和顾客构成。一般来讲前二个等级是后1个品级的生成者;依靠相邻多少个级次之间的缓冲区队列,各种阶段可以并发执行。

Program

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图2 并行的流程方式

说明:

  • 常采用BlockingCollection<T>作为缓冲罐区队列。
  • 流程的快慢近似等于流水生产线最慢阶段的快慢。
  • 上海体育场所为流水生产线格局示意图,前一等级为后一等级的生成者,那里显得了最为简单和着力的流程方式,更扑朔迷离的格局能够认为是各样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 }

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时间匆忙,水平有限,如有不当之处,欢迎指正。

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