C# 并发队列的使用方式

Question

我有一个快速的问题。

如果一个线程在入队，另一个线程在出队，我是否必须使用并发队列？在这种情况下（1个读者和1个写者），使用常规容器是否存在竞态条件或其他风险？

- Shrimp

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是的，你必须这样做。这就是并发结构的作用 - 避免竞态条件。 - undefined

我之所以问这个问题，是因为我知道当有多个写入者访问容器中的同一个元素时，必须使用这样的结构。然而，对于只有1个读取者和1个写入者的情况，对我来说并不那么明显（是否存在实际的竞争条件）。 - undefined

对啊...我现在脑子里想不起来了，但你可以写一个小程序试试看。我觉得（使用普通队列）你会遇到的异常可能是队列大小/长度不一致之类的问题...（现在没电脑所以不能试一下 :/ ） - undefined

我需要说明的是，这两个操作都会改变查询。如果你想获取队列顶部的元素而不改变它，请使用Peek而不是Dequeue。 - undefined

Answer 1

使用ConcurrentQueue，您可以安全地并行从多个线程中调用Enqueue和TryDequeue方法。这里没有竞争状态。您可以一整天每秒执行100万次，没有任何问题（假设在此过程中不会消耗所有可用内存）。但如果您想等待一个项目变为可用，则可能会出现竞争条件（如果没有可用的项目）。例如，消费者线程可以像这样循环运行：

while (true)
{
    if (!queue.IsEmpty)
    {
        queue.TryDequeue(out var item); // Race condition!
        Process(item);
    }
    else
    {
        Thread.Sleep(50);
    }
}

这段代码存在一个竞态条件，即在调用 IsEmpty 和 TryDequeue 之间。队列可能会在此期间被另一个线程清空。通过删除 IsEmpty 检查，可以消除这个竞态条件：

while (true)
{
    if (queue.TryDequeue(out var item)) // Fixed
    {
        Process(item);
    }
    else
    {
        Thread.Sleep(50);
    }
}

然而，这种方法效率低下。线程将会进行无效的循环，当有可用项时，它将在延迟后获取该项。同时请注意，队列没有办法通知线程已经完成，并且不会再有任何项。这两个问题都可以通过专用的BlockingCollection类来解决。

foreach (var item in blockingCollection.GetConsumingEnumerable())
{
    Process(item);
}

GetConsumingEnumerable 方法确保对于新项或集合完成的即时通知。

BlockingCollection 类有一个缺点。正如其名称所示，它会在等待期间阻塞当前线程。如果您想避免这种情况，可以在这里查看异步替代方案的快速摘要。

- Theodor Zoulias