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背景:
基于任务的程序设计、命令式数据并行和任务并行都要求能够支持并发更新的数组、列表和集合。
在.NET Framework 4 以前,为了让共享的数组、列表和集合能够被多个线程更新,需要添加复杂的代码来同步这些更新操作
如您需要编写一个并行循环,这个循环以无序的方式向一个共享集合中添加元素,那么必须加入一个同步机制来保证这是一个线程安全的集合。
system.Collenctions和System.Collenctions.Generic名称空间中所提供的经典列表、集合和数组的线程都是不安全的,不能接受并发请求,因此需要对相应的操作方法执行串行化。
下面看代码,代码中并没有实现线程安全和串行化:
class Program { private static object o = new object(); private static List<Product> _Products { get; set; } /* coder:释迦苦僧 * 代码中 创建三个并发线程 来操作_Products 集合 * System.Collections.Generic.List 这个列表在多个线程访问下,不能保证是安全的线程,所以不能接受并发的请求,我们必须对ADD方法的执行进行串行化 */ static void Main(string[] args) { _Products = new List<Product>(); /*创建任务 t1 t1 执行 数据集合添加操作*/ Task t1 = Task.Factory.StartNew(() => { AddProducts(); }); /*创建任务 t2 t2 执行 数据集合添加操作*/ Task t2 = Task.Factory.StartNew(() => { AddProducts(); }); /*创建任务 t3 t3 执行 数据集合添加操作*/ Task t3 = Task.Factory.StartNew(() => { AddProducts(); }); Task.WaitAll(t1, t2, t3); Console.WriteLine(_Products.Count); Console.ReadLine(); } /*执行集合数据添加操作*/ static void AddProducts() { Parallel.For(0, 1000, (i) => { Product product = new Product(); product.Name = "name" + i; product.Category = "Category" + i; product.SellPrice = i; _Products.Add(product); }); } } class Product { public string Name { get; set; } public string Category { get; set; } public int SellPrice { get; set; } }
代码中开启了三个并发操作,每个操作都向集合中添加1000条数据,在没有保障线程安全和串行化的运行下,实际得到的数据并没有3000条,结果如下:
为此我们需要采用lock关键字,来确保每次只有一个线程来访问 _Products.Add(product);这个方法,代码如下:
class Program { private static object o = new object(); private static List<Product> _Products { get; set; } /* coder:释迦苦僧 * 代码中 创建三个并发线程 来操作_Products 集合 * System.Collections.Generic.List 这个列表在多个线程访问下,不能保证是安全的线程,所以不能接受并发的请求,我们必须对ADD方法的执行进行串行化 */ static void Main(string[] args) { _Products = new List<Product>(); /*创建任务 t1 t1 执行 数据集合添加操作*/ Task t1 = Task.Factory.StartNew(() => { AddProducts(); }); /*创建任务 t2 t2 执行 数据集合添加操作*/ Task t2 = Task.Factory.StartNew(() => { AddProducts(); }); /*创建任务 t3 t3 执行 数据集合添加操作*/ Task t3 = Task.Factory.StartNew(() => { AddProducts(); }); Task.WaitAll(t1, t2, t3); Console.WriteLine("当前数据量为:" + _Products.Count); Console.ReadLine(); } /*执行集合数据添加操作*/ static void AddProducts() { Parallel.For(0, 1000, (i) => { Product product = new Product(); product.Name = "name" + i; product.Category = "Category" + i; product.SellPrice = i; lock (o) { _Products.Add(product); } }); } } class Product { public string Name { get; set; } public string Category { get; set; } public int SellPrice { get; set; } }
但是锁的引入,带来了一定的开销和性能的损耗,并降低了程序的扩展性,在并发编程中显然不适用。
System.Collections.Concurrent
.NET Framework 4提供了新的线程安全和扩展的并发集合,它们能够解决潜在的死锁问题和竞争条件问题,因此在很多复杂的情形下它们能够使得并行代码更容易编写,这些集合尽可能减少需要使用死锁的次数,从而使得在大部分情形下能够优化为最佳性能,
不会