C#多线程开发-并发集合中的ConcurrentQueue

vlambda
2022-02-09

C#多线程开发-并发集合中的ConcurrentQueue

前言

大家好，我是阿辉。

上一篇博文简单介绍了C#中支持并发的数据字典，简单举例说明比较了常规集合与ConcurrentDictionary的读写速度。下来简单介绍其中一个线程安全队列ConcurrentQueue;

ConcurrentQueue

队列我们不陌生，在数据结构这门课中就有了解过，是一种先进先出的对象集合。

平时在我们需要对各项拥有先进先出的访问时，就需要使用队列来实现，当像队列里面添加元素时叫入队，移除元素时叫出队。

ConcurrentQueue是一个高效的线程安全的队列，是.Net Framework4.0 Collections.Concurrent命名空间下的一个数据结构。

实现原理：

在普通的非线程安全队列中有两种实现方式，一是使用数组实现循环队列。二是使用链表实现队列。

这两种实现方式都不适合多线程，使用数组实现的当队列存储满的话，无法继续存储，扩容困难，需要重新开辟新空间，内存开销过大。尤其是在并发的程序中，对程序性能很受影响。使用链表的实现方式，虽然消除了空间浪费但是增加了GC的压力，当入队时会分配一个新节点，出队时需要废弃，性能不高。

而对于ConcurrentQueue而言，它使用了分段存储的概念，ConcurrentQueue分配内存时以段(Segment)为单位，里面有对应的指针和初始的长度数组。

这种分配内存的实现方式不但减轻GC的压力而且调用者不需要实时显示的调用TrimToSize()来回收内存。在某段内存为空的时候，GC会主动回收。

    class Program
    {        
        static int value = 0;
        private static  ConcurrentQueue<int> CustomQueue = new ConcurrentQueue<int>();                        //线程安全的队列

        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("队列中的元素 入队  两个线程都入队：");            
            Thread oneThread = new Thread(new ThreadStart(AddNumber));
            oneThread.Start();

            int  firstValue=0;
            Thread.Sleep(10);            
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                //入队           
                firstValue+=2;
                Console.WriteLine("队列入队元素：" + firstValue);
                CustomQueue.Enqueue(firstValue);
            }
            oneThread.Abort();          //终止线程
            
            Console.WriteLine("当前队列中的元素 出队：");
            int entity = 0;
            int count = CustomQueue.Count;
            for (int i = 0; i < count; i++)
            {
                var source = CustomQueue.TryDequeue(out entity);
                if (source!=null)
                {
                    Console.WriteLine("队列出队元素："+entity);
                }
            }
            Console.ReadKey();
        }

        static void AddNumber() 
        {
            value+=5;
            Console.WriteLine("队列入队元素：" + value);
            CustomQueue.Enqueue(value);
        }
    }