生产者消费者模式及简单的运用场景

先考虑一个问题：服务端接受多个客户端提交的视频文件进行转码的操作，应该怎么设计？

由于转码比较花费时间，所以我们排除同步的想法。而转码需要用到的外部软件（exe文件），不能同时被多个线程用到，所以我们排除为每一个客户端提交新建一个线程进行转码的想法。

于是我们想到了静态加锁和队列。静态加锁有个缺点，稍后再提。当我们选择了队列，就选择了生产者消费者模式。

其流程图：

有流程图我们可以知道，生产者不关心数据什么时候被处理，消费者不关心数据什么时候产生，实现了解耦，也解决了阻塞。

还有一个比较典型的例子便是日志的记录，多线程产生日志，但写日志由于文件独占，不能多线程来写，于是我们就可以把线程压入队列，由日志线程来读取队列数据，完成写日志的操作。下面是一个简单的实现：

public class Log
{
    private static ConcurrentQueue<LogMessage> msgs = new ConcurrentQueue<LogMessage>();

    public static void WriteLog(string msg)
    {
        msgs.Enqueue(new LogMessage(msg));
    }

    public static void Start()
    {
        Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            while (true)
            {
                while (msgs.TryDequeue(out LogMessage msg))
                {
                    using (StreamWriter sw = new StreamWriter(msg.LogFile, true))
                    {
                        sw.WriteLine(msg.Message);
                    }
                }
                Thread.Sleep(1000);
            }
        });
    }
}

这个是写日志的类

class LogMessage
{
    public string Message { get; set; }
    public string LogFile { get; set; }

    public LogMessage(string msg)
    {
        this.Message = $"{DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss ")} {msg}";
        string path = Path.Combine(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory, "Log", DateTime.Now.ToString("yyyy-MM"));
        if (!Directory.Exists(path))
            Directory.CreateDirectory(path);
        this.LogFile = Path.Combine(path, DateTime.Now.ToString("dd") + ".log");
    }
}

这个是日志结构。包括产生日志的时间和写日志的日志文件。可以实现23：59产生的日志写到当天的文件夹中。

日志工具类的调用也非常简单，直接调用静态方法WriteLog就行。

回到开头所说加锁的弊端：线程排队并不是在队列中，没有先后顺序的保证，牵扯到严格顺序时就会有问题，比如写日志，socket数据接受等。

模式的应用场景：处理数据比较消耗时间，线程独占，生产数据不需要即时的反馈等。

例子的不足：

1.省略掉了缓冲区，使得生产者和消费者并不是完全解绑。改进：用一个独立的数据结构来放置数据，可以是缓存、文件、数据库，实现仅依赖于数据格式的解绑。

2.程序结束时，我们不能保证缓冲区数据是否全部处理完。改进：生产日志时，写文件/数据库，处理数据后，对处理过的数据进行标记，程序异常结束也没问题，下次重启先加载未处理数据，再一次展现单纯加锁的弊端。