C#集合之并发集合的用法

什么是并发集合

并发集合是一组C#中线程安全的集合类型，允许多个线程同时对一个集合进行读写操作，而不需要进行额外的同步处理。在多线程的场景下，使用并发集合可以提高代码的并发性能，避免多线程访问同一个集合时可能出现的线程安全问题。

.NET Framework提供了多种并发集合类型，包括ConcurrentDictionary、ConcurrentQueue、ConcurrentStack和ConcurrentBag等。

并发集合的使用

ConcurrentDictionary

ConcurrentDictionary是一个线程安全的字典类型，用于存储键值对。和普通字典类型不同的是，多个线程可以并发地访问和修改ConcurrentDictionary，而不需要额外的同步处理。

// 创建并发字典
var dict = new ConcurrentDictionary<int, string>();

// 添加键值对
dict.TryAdd(1, "one");
dict.TryAdd(2, "two");
dict.TryAdd(3, "three");

// 修改键值对
dict.TryUpdate(1, "ONE", "one");
dict.TryUpdate(2, "TWO", "two");
dict.TryUpdate(3, "THREE", "three");

// 删除键值对
string removedValue;
dict.TryRemove(1, out removedValue);

ConcurrentQueue

ConcurrentQueue是一个线程安全的队列类型，用于存储元素。和普通队列不同的是，多个线程可以并发地访问和修改ConcurrentQueue，而不需要额外的同步处理。

// 创建并发队列
var queue = new ConcurrentQueue<int>();

// 添加元素
queue.Enqueue(1);
queue.Enqueue(2);
queue.Enqueue(3);

// 从队列中获取元素（不会删除元素）
int result;
if (queue.TryPeek(out result))
{
    Console.WriteLine($"The first element is: {result}");
}

// 从队列中获取元素（会删除元素）
if (queue.TryDequeue(out result))
{
    Console.WriteLine($"The dequeued element is: {result}");
}

示例说明

假设有一个应用程序，需要对一份数据进行并发读写操作。数据存储在一个字典中，需要支持多个线程并发地读写。

在这种场景下，可以使用ConcurrentDictionary来存储数据。多个线程可以并发地对字典进行读写操作，而不需要进行额外的同步处理。

另外，如果需要将数据按照进入顺序进行处理，可以考虑使用ConcurrentQueue来存储数据。当数据进入队列时，将其添加到队列的末尾，当需要处理数据时，从队列的开头获取数据即可。

// 创建并发字典和并发队列
var dict = new ConcurrentDictionary<int, string>();
var queue = new ConcurrentQueue<string>();

// 启动多个线程读写字典和队列
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    var thread = new Thread(() =>
    {
        // 在字典中添加键值对
        for (int j = 0; j < 10; j++)
        {
            dict.TryAdd(j, $"value-{j}");
        }

        // 从队列尾部添加元素
        for (int k = 0; k < 10; k++)
        {
            queue.Enqueue($"element-{k}");
        }

        // 从队列头部获取元素并处理
        string result;
        while (queue.TryDequeue(out result))
        {
            Console.WriteLine($"Processing element: {result}");
        }
    });

    thread.Start();
}

在上面的示例中，启动了10个线程并发地对字典和队列进行读写操作。并发集合类型的使用帮助代码实现了线程安全，避免了可能出现的并发问题。