Parallel World 5 – Concurrent Collections (1)

从本节开始，我们将要重点介绍如何解决并行运算中的哪两个问题。竞态问题其实就是一个共享数据的问题，所以许多资料也干脆把这个问题称为Share Data. 在多线程环境中我们知道很多解决这个问题的方法; .NET Framework 4 提供了System.Collections.Concurrent一个新的命名空间来解决这个问题。

当开发人员在开发并行程序的过程中，需要在多个并行Task之间共享一个集合时，这个命名空间提供的Concurrent Collections是最佳选择；它们是线程安全的同时还提供了一个轻量级的同步机制。

这个命名空间提供了以下个基本的并发集合 – ConcurrentBag, ConcurrentDictionary, ConcurrentQueue 、ConcurrentStack和BlockingCollection，OrderablePartitioner<TSource>、Partitioner、Partitioner<TSource>; 还有一个IProducerConsumerCollection<T>接口。前4个在这章中跟大家分享一下，后面几个将在后续文章中跟大家分享。

I. ConcurrentQueue

private const int NUM_MAX = 100;

static void Main(string[] args)
{
    ConcurrentQueue<Int32> concurrentQueue = new ConcurrentQueue<Int32>();

    try
    {
        Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            for (int i = 0; i < NUM_MAX; i++)
            {
                Console.WriteLine("###################: {0}", i);
                concurrentQueue.Enqueue(i);
            }
        });

        Task.Factory.StartNew(() => {
            for (int i = 0; i < NUM_MAX; i++)
            {
                int queueElement;
                bool success = concurrentQueue.TryDequeue(out queueElement);
                if (success)
                {
                    Console.WriteLine("-----------------: {0}", queueElement);
                }
            }
        });
    }
    catch (System.AggregateException ex)
    {
        throw ex;
    }

    Console.ReadLine();
}

Queue是遵循FIFO的集合，它提供了三个重要的方法

TryPeek()	获得Queue中的第一个元素,但是并不把它从Queue中移除
TryDequeue()	获得Queue中的第一个元素,并把它从Queue中移除
Enqueue()	把一个元素放到Queue中

执行上面的代码可以得到类似如下的结果:

II. ConcurrentStack

Stack是遵循LIFO的集合，它提供了如下一些重要的方法：

Push(T)	在栈顶插入一个元素
PushRange(T[])	在栈顶插入多个元素
PushRange(T[], int startIndex, int count)	在栈顶插入多个元素,startIndex是指T[]从零开始的偏移量，从此处开始将元素插入到栈的顶部, count是指插入的数量
TryPeek(out T result)	从栈顶返回一个元素，但是并不把它从栈顶移出
TryPop(out T result)	从栈顶返回一个元素，并不把它从栈顶移除
TryPopRange(out T[])	将从栈顶部弹出的对象添加到的T[]
TryPopRange(out T[])	将从栈顶部弹出的对象添加到的T[],startIndex是指T[]从零开始的偏移量，从此处开始将元素插入到T[], count是指插入的数量

III. ConcurrentBag

ConcurrentBag无序集合

TryPeek(out T result)	返回一个对象但不移除该对象,
TryTake( out T result)	返回一个对象并移除该对象

IV. ConcurrentDictionary

键/值对集合

AddOrUpdate(TKey, Func<TKey, TValue>, Func<TKey, TValue, TValue>)	如果指定的键尚不存在，则将键/值对添加到 ConcurrentDictionary<TKey, TValue> 中；如果指定的键已存在，则更新 ConcurrentDictionary<TKey, TValue> 中的键/值对。
AddOrUpdate(TKey, TValue, Func<TKey, TValue, TValue>)	如果指定的键尚不存在，则将键/值对添加到 ConcurrentDictionary<TKey, TValue> 中；如果指定的键已存在，则更新 ConcurrentDictionary<TKey, TValue> 中的键/值对。
GetOrAdd(TKey, Func<TKey, TValue>)	如果指定的键尚不存在，则将键/值对添加到 ConcurrentDictionary<TKey, TValue> 中。
GetOrAdd(TKey, TValue)	如果指定的键尚不存在，则将键/值对添加到 ConcurrentDictionary<TKey, TValue> 中。
TryAdd(TKey, TValue)	尝试将指定的键和值添加到 ConcurrentDictionary<TKey, TValue> 中。
TryRemove(TKey, out TValue)	尝试将制定的键和值移除，值将会被放到TResult中。如果移除成功，则返回true.

这个集合中还有一些很有意思的方法，大家可以查看msdn来获得更多的帮助。