线程安全项目,Net二十四线程编制程序

By admin in 4858.com on 2019年3月15日

1、IProducerConsumerCollection (线程安全接口)
线程安全项目,Net二十四线程编制程序。  此接口的保有达成必须都启用此接口的具有成员,若要从多个线程同时采纳。

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



文章摘自msdn library官方文档

能够应用托管线程本地存款和储蓄区 (TLS) 存款和储蓄某一线程和利用程序域所独有的多寡。
.NET Framework 提供了三种选用托管 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恰到好处须求,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佳质量。 它们还有着编写翻译时类型检查的亮点。

  • 设若不得不在运转时发现你的莫过于必要,请使用数据槽。
    数据槽比线程相关的静态字段慢一些且尤其棘手使用,并且数据存储为
    Object.aspx)
    类型,由此必须将其挟持转换为正确的类型才能利用。

在非托管 C++ 中,能够采用 TlsAlloc 来动态分配槽,使用
__declspec(thread) 来评释变量应在线程相关的存款和储蓄区中展开分红。
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,能够使用
System.Threading.ThreadLocal<T>.aspx)
类成立线程本地对象,在首先次采纳该目的时它将惰式起先化。
有关详细音信,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照旧采纳数据槽,托管 TLS
中的数据都以线程和平运动用程序域组合所独有的。

  • 在采用程序域内部,三个线程不可能修改另2个线程中的数据,就算那四个线程使用同二个字段或槽时也无法。

  • 当线程从多少个使用程序域中访问同3个字段或槽时,会在各种应用程序域中爱戴1个单独的值。

譬如说,如若有些线程设置线程相关的静态字段的值,接着它进入另1个应用程序域,然后搜索该字段的值,则在第①个利用程序域中搜索的值将不一致于第①个使用程序域中的值。
在其次个应用程序域中为该字段设置一个新值不会潜移默化率先个利用程序域中该字段的值。

相同,当有些线程获取多个差异采用程序域中的同一命名数据槽时,第2个利用程序域中的数据将一直与第一个应用程序域中的数据非亲非故。

线程相关的静态字段

 

设若您领略有些多少连接有些线程和行使程序域组合所独有的,请向该静态字段应用
ThreadStaticAttribute.aspx)
性情。 与应用其余别的静态字段一样选择该字段。
该字段中的数据是种种使用它的线程所独有的。

线程相关的静态字段的属性优越数据槽,并且存有编译时类型检查的优点。

请留意,任何类构造函数代码都将在走访该字段的率先个上下文中的第三个线程上运营。
在同等应用程序域内的享有其余线程或左右文中,若是字段是引用类型,它们将被开首化为
null(在 Visual Basic 中为
Nothing);假若字段是值类型,它们将被起初化为它们的暗许值。
因而,您不应依赖于类构造函数来伊始化线程相关的静态字段。
而应幸免初步化线程相关的静态字段并假定它们早先化为 null
(Nothing) 或它们的暗中同意值。

数据槽

 

.NET Framework 提供了线程和应用程序域组合所独有的动态数据槽。
数据槽包罗三种类型:命名槽和未命名槽。
两者都是因此采取LocalDataStoreSlot.aspx)
结构来完成的。

  • 若要成立命名数据槽,请使用
    Thread.AllocateNamedDataSlot.aspx)

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

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

对此命名槽和未命名槽,请使用
Thread.SetData.aspx)

Thread.GetData.aspx)
方法设置和检索槽中的消息。
这一个都以静态方法,它们一向成效于当下正在进行它们的线程的数据。

命名槽可能很方便,因为你能够在必要它时通过将其名目传递给
GetNamedDataSlot.aspx)
方法来搜寻该槽,而不是保险对未命名槽的引用。
可是,假如另3个组件使用同样的名目来命名其线程相关的存款和储蓄区,并且有三个线程同时执行来自您的零件和该器件的代码,则这五个零件恐怕会毁掉互相的数码。(本方案一经这七个零件在相同应用程序域内运维,并且它们并不用于共享相同数量。)

出现集合

C# 的集纳类型中, 都有Synchronized静态方法, 和SyncRoot实例方法

4858.com 14858.com 2

1 干什么选取并发集合?

对此ArrayList以及Hashtable
集合类来讲,当须要形成线程安全的时候,最好使用其自带的性格SyncRoot
来达成,固然也得以利用其Synchronized()方法来落到实处,不过选取品质会更好。

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);
        }
    }
}

由来首要有以下几点:

线程安全集合:
BlockingCollection:
贰个线程安全集合类,可为任何类型的成团提供线程安全

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,他们不切合于接受并发的吩咐来增进和删除成分。
  • 在现身代码中使用上述经典集合须求复杂的同台管理,使用起来很不便民。
  • 行使复杂的一起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供给利用锁的次数。这一个新的集合通过运用相比并调换(compare-and-swap,CAS)指令和内部存款和储蓄器屏障,制止选拔互斥的份量级锁。那对质量有保证。

曾几何时使用线程安全集合 
该小说解释了.net
framework4新引入的三个越发帮助十六线程添加和删除操作而安排的会见类型。分裂于之前版本的中集合类型中的SyncRoot属性
以及 Synchronized()方法,这一个新类型应用了高效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出,因而在串行代码中接纳并发集合无意义,只会增多额外的开发且运营速度比访问经典集合慢。

IProducerConsumerCollection<T>
概念了操作线程安全集合的艺术,以供产品/使用者利用

Program

 

以身作则请看:
IProducerConsumerCollection<T>
Interface

② 、ConcurrentStack类:安全堆栈

2 并发集合

官方示例给的是基于堆栈的线程安全达成,他继续自该接口。然后加锁lock来落实线程安全,该接口有多个格局:

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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; }
        }
    }
}

首要格局:

参照:
C# Synchronized 和 SyncRoot
完毕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);
    尝试移除并重返位于集合起来处的指标,重返值表示操作是还是不是成功。
  • TryPeek(out T
    result);尝试重返集合起来处的对象,但不将其移除,再次回到值表示操作是还是不是中标。

假若调用得是集合类的SyncRoot属性的话,其锁是目的级其他,而static
则是体系级别的。具体的悔过再钻探下。

三 、ConcurrentQueue类:安全队列

说明:

BlockingCollection类型那几个集合类照旧挺好玩的,他促成了IProducerConsumerCollection<T>的具有办法,能够兑现别的自定义类型的线程安全。越发是他的计时不通操作,具体代码示例请看:
怎么:在 BlockingCollection
中每一个增进和取出项
BlockingCollection
概述

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  • ConcurrentQueue是截然无锁的,但当CAS操作战败且面临能源争用时,它大概会自旋并且重试操作。
  • ConcurrentQueue是FIFO集合,有些和出入顺序毫无干系的场地,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

4858.com,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家常字典(Dictionary)要慢的多,而读操作则要快些。由此对字典要多量的线程安全的读操作,ConcurrentDictionary类是最好的挑选
  ConcurrentDictionary类的完结应用了细粒度锁(fine-grained
locking)技术
,那在三十二线程写入方面比选择锁的家常的字典(也被叫做粗粒度锁)

首要方法及品质:

4858.com 94858.com 10

  • 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目的,重回值表示操作是或不是中标。
  • TryPeek(out T
    result);尝试重返集合起来处的指标,但不将其移除,重返值表示操作是不是中标。
  • IsEmpty { get; }提醒集合是或不是为空。
  • PushRange(T[] items);将多少个对象插入集合的顶部。
  • TryPopRange(T[] items);弹出顶部八个要素,重回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操作退步且面临能源争用时,它大概会自旋并且重试操作。
  • 取得集合是或不是包括元素运用IsEmpty属性,而不是经过判断Count属性是还是不是超过零。调用Count比调用IsEmpty费用大。
  • 使用PushRange(T[]
    items)和TryPopRange(T[]
    items)时注意缓冲引起的额外费用和附加的内部存款和储蓄器消耗。

5、ConcurrentBag类

 

4858.com 114858.com 12

3) ConcurrentBag:成分可重复的冬天集聚

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

        public string ProducerName { get; set; }
    }
}

重中之重格局及品质:

CrawlingTask

  • TryPeek(out T
    result);尝试从集合重返一个目的,但不移除该指标,重返值表示是还是不是成功赢得该对象。
  • TryTake(out T
    result);尝试从集合重返三个目的并移除该目的,再次来到值表示是或不是成功博得该对象。
  • Add(T item);将目的添加到集合中。
  • 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为每个访问集合的线程维护了几个本土队列,在恐怕的情形下,它会以无锁的措施访问当地队列。
  • ConcurrentBag在同一个线程添加和删除成分的地方下成效非凡高。
  • 因为ConcurrentBag有时会必要锁,在劳动者线程和买主线程完全分开的现象下效用非常的低。
  • ConcurrentBag调用IsEmpty的支付十分的大,因为那亟需临时得到这些冬天组的享有锁。

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,提供阻塞和界定成效

Program

重在措施及质量:

6、BlockingCollection类
  BlockingCollection类:
我们能够改变职分存款和储蓄在堵塞集合中的格局。暗中同意情形下它选拔的是ConcurrentQueue容器,不过我们能够使用别的实现了IProducerConsumerCollection泛型接口的聚合。

  • BlockingCollection(int
    boundedCapacity);boundedCapacity代表集合限制大小。
  • CompleteAdding();将BlockingCollection实例标记为不再接受别的添加。
  • IsCompleted { get; }此集聚是还是不是已标记为已成功拉长并且为空。
  • GetConsumingEnumerable();从集合中移除并赶回移除的要素
  • Add(T item);添新币素到集结。
  • TryTake(T item, int millisecondsTimeout, CancellationToken
    cancellationToken);

4858.com 174858.com 18

说明:

namespace ConsoleApp1
{
    class CustomTask
    {
        public int Id { get; set; }
    }
}
  • 动用BlockingCollection()构造函数实例化BlockingCollection,意味着不安装boundedCapacity,那么boundedCapacity为暗中同意值:
    int.马克斯Value。
  • 分界:使用BlockingCollection(int
    boundedCapacity),设置boundedCapacity的值,当集合体量达到这么些值得时候,向BlockingCollection添日成分的线程将会被卡住,直到有成分被删除。

CustomTask

分界功用可控制内存中集合最大尺寸,那对于须求处理多量要素的时候尤其实用。

4858.com 194858.com 20

  • 暗中认可情形下,BlockingCollection封装了1个ConcurrentQueue。能够在构造函数中钦定八个贯彻了IProducerConsumerCollection接口的面世集合,包蕴:ConcurrentStack、ConcurrentBag。
  • 行使此聚众包蕴易于无界定等待的高危机,所以利用TryTake越发,因为TryTake提供了晚点控制,钦赐的时光内得以从集合中移除某些项,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:可由多个线程同时做客的键值对的线程安全集合。

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驷马难追方法

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, TValue addValue, Func<TKey, 电视机alue,
    TValue>
    updateValueFactory);假设钦定的键尚不设有,则将键/值对丰富到
    字典中;假使钦命的键已存在,则更新字典中的键/值对。
  • GetOrAdd(TKey key, 电视alue
    value);要是钦赐的键尚不存在,则将键/值对丰硕到字典中。
  • TryRemove(TKey key, out TValue
    value);尝试从字典中移除并再次来到具有钦点键的值。
  • TryUpdate(TKey key, 电视alue newValue, TValue
    comparisonValue);将钦赐键的现有值与钦赐值举办相比较,借使相等,则用首个值更新该键。

Program

说明:

7、使用ThreadStatic特性
  ThreadStatic个性是最简便的TLS使用,且只援助静态字段,只供给在字段上标记那性格格就可以了

  • ConcurrentDictionary对于读操作是一心无锁的。当八个职务或线程向里面添澳元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要求锁定的一对,而不是总体字典。

4858.com 234858.com 24

 

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艺术。
此接口提供1个合并的象征(为劳动者/消费者集合),从而更高级别抽象如
System.Collections.Concurrent.BlockingCollection<T>能够选用集合营为基础的蕴藏机制。

Program

 

⑧ 、使用命名的LocalDataStoreSlot类型
  显明ThreadStatic性情只协助静态字段太受限制了。.NET线程类型中的LocalDataStoreSlot提供更好的TLS支持。我们先来看看命名的LocalDataStoreSlot类型,能够通过Thread.AllocateNamedDataSlot来分配3个命名的空中,通过Thread.FreeNamedDataSlot来销毁3个命名的空间。空间数据的收获和装置则经过Thread类型的GetData方法和SetData方法。

3.常用情势

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1)并行的劳动者-消费者格局

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

生成者和消费者是此形式中的两类对象模型,消费者依赖于劳动者的结果,生产者生成结果的同时,消费者选拔结果。

⑨ 、使用未命名的LocalDataStoreSlot类型
  线程同样帮助未命名的LocalDataStoreSlot,未命名的LocalDataStoreSlot不需求手动清除,分配则必要Thread.AllocateDataSlot方法。注意由于未命名的LocalDataStoreSlot没盛名称,因而无法利用Thread.GetNamedDataSlot方法,只还好八个线程中引用同贰个LocalDataStoreSlot才足以对TLS空间进行操作,将方面包车型客车命名的LocalDataStoreSlot代码改成未命名的LocalDataStoreSlot执行

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图1 并行的劳动者-消费者方式

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

  • 并发集合用在此格局下卓殊确切,因为并发集合援救此方式中目的的并行操作。
  • 若不使用并发集合,那么就要进入合伙机制,从而使程序变得相比复杂,难于拥戴和透亮,同时大大下跌质量。
  • 上海体育场所为劳动者消费者格局示意图,纵轴为时间轴,生成者与消费者的并不在一条时间线上,但双方有陆续,目的在于申明生成者头阵生结果,而后消费者才真的使用了生成者产生的数量。

10、使用.NET 4.0的ThreadLocal<T>类型
  .NET
4.0在线程方面参预了成都百货上千事物,其中就总结ThreadLocal<T>类型,他的出现更大的简化了TLS的操作。ThreadLocal<T>类型和Lazy<T>惊人相似,构造函数参数是Func<T>用来创制对象(当然也足以知晓成靶子的私下认可值),然后用Value属性来取得恐怕安装这些目的。
  ThreadLocal的操作或多或少有点像上面包车型客车未命名的LocalDataStoreSlot,但ThreadLocal感觉更简明更好通晓。

2)流程方式

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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);
        }

    }
}

流程由多少个等级构成,种种阶段由一多重的劳动者和消费者构成。一般来讲前两个等级是后三个品级的生成者;依靠相邻多个阶段之间的缓冲区队列,每种阶段能够并发执行。

Program

4858.com 32 

 

图2 并行的流程格局

说明:

  • 常利用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进程。
  • 上图为流水生产线情势示意图,前一品级为后一品级的生成者,那里显示了最好简练和中央的流水生产线方式,更扑朔迷离的形式能够认为是各种阶段都囊括了对数据更加多的处理进程。

4 使用办法

仅以ConcurrentBag和BlockingCollection为例,别的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—生产者消费者格局

 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 }

转发与引用请注脚出处。

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