BlockingCollection(Of T) 的目的是什么

Question

我试图在 .NET 4 上的新并行堆栈上下文中了解 BlockingCollection 的用途。

MSDN 文档说：

BlockingCollection 用作 IProducerConsumerCollection 实例的包装器，允许从集合中进行删除尝试，直到可以删除数据为止。类似地，可以创建 BlockingCollection 以强制 IProducerConsumerCollection 中允许的数据元素数量的上限；然后，对集合的添加尝试可能会被阻止，直到有空间可用于存储添加的项目。

然而，当我查看某些 IProducerConsumerCollection（例如 ConcurrentQueue）的实现时，我发现它们提供了无锁、线程安全的实现。那么为什么需要BlockingCollection提供的锁机制呢？ MSDN中的所有示例都显示通过BlockingCollection包装器使用这些集合，直接使用这些集合有什么麻烦？使用 BlockingCollection 会产生什么好处？

Answer 1

如果您没有其他事情可做（或者更确切地说：在执行操作之前无法继续），则阻塞直到可以执行操作是很方便的。

如果您有一个非阻塞队列要从中读取数据，并且当前没有数据，则必须定期轮询它，或者等待某个信号量，直到有数据为止。如果队列阻塞，这已经自动完成。

同样，如果您尝试添加到已满的非阻塞队列中，操作就会失败，然后您必须弄清楚该怎么做。阻塞队列只会等待，直到有空间。

如果您有一些聪明的做法而不是等待（例如检查另一个队列的数据，或引发 QueueTooFullException），那么您需要非阻塞队列，但通常情况并非如此。

通常，有一种方法可以指定阻塞队列的超时。

Answer 2

锁定的目的就是锁定本身。您可以让多个线程从集合中读取数据，如果没有可用数据，则线程将保持锁定状态，直到新数据到达。

此外，通过设置大小限制，您可以让填充集合的生产者线程尽可能多地向集合中提供数据。当集合达到限制时，线程将锁定，直到消费者线程为数据腾出空间。

这样您就可以使用集合来限制数据的吞吐量，而无需自己进行任何检查。您的线程只需尽可能地读取和写入，并且集合负责根据需要保持线程工作或休眠。

Answer 3

这是一旦你做了就更容易理解的事情之一。

对于生产者消费者，我们有两个对象：生产者和消费者。它们都共享构造时指定的队列，因此它们可以在队列之间写入。

添加生产者消费者非常熟悉，只是 CompleteAdding 有点不同：

    public class Producer{
       private BlockingCollection<string> _queue;
       public Producer(BlockingCollection<string> queue){_queue = queue;}  

       //a method to do something
       public MakeStuff()
       {
           for(var i=0;i<Int.MaxValue;i++)
           {
                _queue.Add("a string!");
           }

           _queue.CompleteAdding();
       }
}

消费者似乎没有意义 - 直到您意识到 foreach 不会停止循环，直到队列完成添加。在那之前，如果没有任何物品，它就会继续休眠。由于它是生产者和消费者中集合的相同实例，因此您可以让消费者仅在实际有事情要做时才占用周期，而不必担心停止它、重新启动它等。

public class Consumer()
{
      private BlockingCollection<string> _queue;
      public Consumer(BlockingCollection<string> queue)
      {
           _queue = queue;
      }

      public void WriteStuffToFile()
      {
          //we'll hold until our queue is done.  If we get stuff in the queue, we'll start processing it then
          foreach(var s in _queue.GetConsumingEnumerable())
          {
             WriteToFile(s);
          }
      }
}

因此，您将它们连接在一起通过使用集合。

var queue = new BlockingCollection<string>();
var producer = new Producer(queue);
var consumer = new Consumer(queue);

producer.MakeStuff();
consumer.WriteStuffToFile();

Answer 4

或者，AsyncEx 提供 AsyncCollection，它是 BlockingCollection 的异步版本。请参阅https://github.com/StephenCleary/AsyncEx/wiki/AsyncCollection