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.NET(C#):线程安全集合的阻塞BlockingCollection的使用

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• 1. 限制最大容量:BoundedCapacity
• 2. 禁止加入:CompleteAdding和IsCompleted
• 3. 枚举:GetConsumingEnumerable和BlockingCollection本身
• 4. GetConsumingEnumerable和CompleteAdding
 
 
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1. 限制最大容量:BoundedCapacity
BoundedCapacity属性和CompleteAdding方法,它们都可以从某种方式上限制元素被加入到集合中。但BoundedCapacity是用来限制集合的最大容量,当容量已满后,后续的添加操作会被阻塞,一旦有元素被移除,那么阻塞的添加操作会成功执行。
 
比如下面代码,试图将1-50加入到BlockingCollection,此时默认内部是ConcurrentBag,当然你可以指定任意IProducerConsumerCollection。我们把BoundedCapacity设置成2。
 
var bcollec = new BlockingCollection<int>(2);
//试图添加1-50
Task.Run(() =>
    {
        Parallel.For(1, 51, i =>
        {
            bcollec.Add(i);
            Console.WriteLine("加入:" + i);
        });
    });
 
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine("调用一次Take");
bcollec.Take();
 
Thread.Sleep(Timeout.Infinite);
 
可能的输出:
加入:37
加入:13
调用一次Take
加入:25
 
只有最多两个可以加入,然后调用Take后,下一个元素才会被加入。(注意此时Parallel.For中会有多个线程处于阻塞状态,因为无法加入数据)。
 
 
 
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2. 禁止加入:CompleteAdding和IsCompleted
 
CompleteAdding方法则是直接不允许任何元素被加入集合,即使是当前元素的数量小于BoundedCapacity属性。
 
代码:
var bcollec = new BlockingCollection<int>(5);
//试图添加1-50
Task.Run(() =>
    {
        Parallel.For(1, 51, i =>
        {
            Console.WriteLine("准备加入:" + i);
            bcollec.Add(i);
            Console.WriteLine("== 成功加入:" + i);
            Thread.Sleep(1000);
        });
    });
 
//等待一小段时间后马上调用CompleteAdding
Thread.Sleep(500);
Console.WriteLine("调用CompleteAdding");
bcollec.CompleteAdding();
 
Thread.Sleep(Timeout.Infinite);
 
上述代码可能的输出:
准备加入:1
准备加入:13
准备加入:25
准备加入:37
== 成功加入:13
== 成功加入:1
== 成功加入:37
== 成功加入:25
调用CompleteAdding
准备加入:2
准备加入:38
准备加入:26
准备加入:14
 
可以看到,虽然BlockingCollection的BoundedCapacity为5,但是由于提前调用了CompleteAdding,即使当前集合只有4个元素,也不会再同意新的加入操作了。
 
那么CompleteAdding有什么用?当使用了CompleteAdding方法后且集合内没有元素的时候,另一个属性IsCompleted此时会为True,这个属性可以用来判断是否当前集合内的所有元素都被处理完,而BlockingCollection背后的IProducerConsumerCollection恰恰常用来处理此类生产者-消费者问题的。
 
下面我们首先在多个线程中试图往BlockingCollection中加入元素,然后中途调用CompleteAdding,接着通过IsCompleted属性逐个处理被成功加入的元素。
 
如下代码:
var bcollec = new BlockingCollection<int>();
//试图添加1-50
Task.Run(() =>
    {
        Parallel.For(1, 51, i =>
        {
            bcollec.Add(i);
            Console.WriteLine("成功加入:" + i);
            Thread.Sleep(1000);
        });
    });
 
//等待一小段时间后马上调用CompleteAdding
Thread.Sleep(700);
Console.WriteLine("调用CompleteAdding");
bcollec.CompleteAdding();
 
Console.WriteLine("容器元素数量:" + bcollec.Count);
 
while (!bcollec.IsCompleted)
{
    var res = bcollec.Take();
    Console.WriteLine("取出:" + res);
}
 
Console.WriteLine("操作完成");
 
Thread.Sleep(Timeout.Infinite);
 
可能的输出:
成功加入:37
成功加入:25
成功加入:13
成功加入:1
调用CompleteAdding
容器元素数量:4
取出:1
取出:37
取出:25
取出:13
操作完成
 
 
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3. 枚举:GetConsumingEnumerable和BlockingCollection本身
BlockingCollection有两种枚举方法,首先BlockingCollection本身继承自IEnumerable<T>,所以它自己就可以被foreach枚举,首先BlockingCollection包装了一个线程安全集合,那么它自己也是线程安全的,而当多个线程在同时修改或访问线程安全容器时,BlockingCollection自己作为IEnumerable会返回一个一定时间内的集合片段,也就是只会枚举在那个时间点上内部集合的元素。
 
看下面代码:
var bcollec = new BlockingCollection<int>();
//试图添加1-10
Task.Run(() =>
{
    var forOpt = new ParallelOptions()
    {
        //防止在某些硬件上并发数太多
        MaxDegreeOfParallelism = 2
    };
 
    Parallel.For(1, 11, forOpt, i =>
    {
        bcollec.Add(i);
        Console.WriteLine("成功加入:" + i);
        Thread.Sleep(500);
    });
});
 
Thread.Sleep(700);
//开始枚举www.zzzyk.com
Task.Run(() =>
{
    foreach (var i in bcollec)
        Console.WriteLine("输出:" + i);
});
 
Thread.Sleep(Timeout.Infinite);
 
我们边加入元素边进行枚举(直接在BlockingCollection上foreach),可能的输出:
成功加入:1
成功加入:6
成功加入:2
成功加入:7
输出:1
输出:6
输出:2
输出:7
成功加入:8
成功加入:3
成功加入:4
成功加入:9
成功加入:5
成功加入:10
 
可以看到,BlockingCollection本身的迭代器只能反映出一时的容器内容。
 
而BlockingCollection还有一个GetConsumingEnumerable方法,同样返回一个IEnumerable<T>,这个可枚举的集合背后的迭代器不同于BlockingCollection本身的迭代器,它可以返回最新的加入的元素,如果当前时间段没有元素被加入,它会阻塞然后等新加进来的元素。
 
我们把上面的使用BlockingCollection本身枚举代码中的枚举Task改成这样:
//开始枚举
Task.Run(() =>
{
    foreach (var i in bcollec.GetConsumingEnumerable())
        Console.WriteLine("输出:" + i);
    Console.WriteLine("完成枚举");
});
 
可能的输出:
成功加入:6
成功加入:1
成功加入:2
成功加入:7<

补充:Web开发 , ASP.Net ,
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