C#中神器類BlockingCollection的實現(xiàn)詳解

更新時間：2023年02月28日 11:27:30 作者：百寶門園地

如果你想玩轉(zhuǎn)C#?里面多線程，工廠模式，生產(chǎn)者/消費者,隊列等高級操作，就可以和我一起探索這個強大的線程安全提供阻塞和限制功能的C#神器類BlockingCollection吧

前言

如果你想玩轉(zhuǎn)C# 里面多線程，工廠模式，生產(chǎn)者/消費者,隊列等高級操作，就可以和我一起探索這個強大的線程安全提供阻塞和限制功能的C#神器類

BlockingCollection簡單介紹

微軟介紹地址：https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/standard/collections/thread-safe/blockingcollection-overviewBlockingCollection 是一個線程安全集合類，可提供以下功能：

實現(xiàn)制造者-使用者模式
通過多線程并發(fā)添加和獲取項
可選最大容量
集合為空或已滿時通過插入和移除操作進行阻塞
插入和移除“嘗試”操作不發(fā)生阻塞，或在指定時間段內(nèi)發(fā)生阻塞
封裝實現(xiàn) IProducerConsumerCollection 的任何集合類型
使用取消標記執(zhí)行取消操作
支持使用 foreach（在 Visual Basic 中，使用 For Each）的兩種枚舉：1. 只讀枚舉,2. 在枚舉項時將項移除的枚舉

起手式

BlockingCollection blockingCollection = new(1);

new 操作符里面的數(shù)字是實現(xiàn)了可選最大容量,超出就線程阻塞了,程序一直卡在哪里

先來個開胃菜 => 三句代碼實現(xiàn)線程阻塞

BlockingCollection<int> blockingCollection = new(1);
blockingCollection.Add(1);
blockingCollection.Add(2);

說明：因為限制隊列只能插入一條，第一條沒有消費掉，所以一直卡在插入第二條程序不會往下繼續(xù)運行實現(xiàn)了集合為空或已滿時通過插入和移除操作進行阻塞

正式開始前先分享一些多線程的知識點

Task類簡單介紹

Task 表面上是Thread但卻是對ThreadPool的封裝,控制和擴展性很強，對線程的延續(xù)，阻塞，取消，超時，比傳統(tǒng)的Thread和ThreadPool強

Queue類簡單介紹

隊列（Queue）代表了一個先進先出的對象集合。當您需要對各項進行先進先出的訪問時，則使用隊列。當您在列表中添加一項，稱為入隊，當您從列表中移除一項時，稱為出隊

接下來進入實際使用場景

場景一: 生產(chǎn)者=> 消費者

建議代碼還是要動手實現(xiàn)一下，不然體會不到一邊生產(chǎn)數(shù)據(jù)，同時還能取數(shù)據(jù)的神仙操作

int count = 0 ;
BlockingCollection<string> blockingCollection = new(1);
//生產(chǎn)者
Task.Factory.StartNew(() =>
{
 while (true)
 {
    blockingCollection.Add("String: " + count);
    count++;
    if (count > 10)
    {
     blockingCollection.CompleteAdding();
    }
 }
});

//消費者
Task.Factory.StartNew(() =>
{
 foreach (var element in blockingCollection.GetConsumingEnumerable())
 {
  Thread.Sleep(1000);
  ("Work: " + element).Dump();//Dump 為工具Linq的功能
 }
});

上面的代碼中這個方法GetConsumingEnumerable很重要,它可以在BlockingCollection集合有數(shù)據(jù)的時候取數(shù)據(jù)，沒有的話停止取，可以達到監(jiān)測的效果

這個案例實現(xiàn)了如下功能:

多線程并發(fā)添加和獲取項
生產(chǎn)者和消費者模式
使用取消標記執(zhí)行取消操作(讓生產(chǎn)者知道我們已經(jīng)不需要你工作了)

生產(chǎn)者/消費者輸出結(jié)果

Work: String: 0
Work: String: 1
Work: String: 2
Work: String: 3
Work: String: 4
Work: String: 5
Work: String: 6
Work: String: 7
Work: String: 8
Work: String: 9
Work: String: 10

場景二: 實現(xiàn)隊列FIFO(先進先出),LIFO(先進后出)

 //先進先出(FIFO)
 BlockingCollection<int> bc = new(new ConcurrentQueue<int>());
 bc.Add(1);
 bc.Add(2);
 bc.CompleteAdding();

 //先進后出(LIFO)
 BlockingCollection<int> bc2 = new(new ConcurrentStack<int>());
 bc2.Add(1);
 bc2.Add(2);
 bc2.CompleteAdding();

 bc.Take().Dump("bc1:");
 bc2.Take().Dump("bc2:");

隊列輸出結(jié)果