.NETでのスレッドセーフブロッキングキューの実装

Question

.NETのスレッドセーフブロッキングキューの実装を探しています。 <！> quot;スレッドセーフブロッキングキュー<！> quot;というのは： -キューへのスレッドセーフアクセス。Dequeueメソッドの呼び出しは、他のスレッドが何らかの値を入れる（エンキュー）までスレッドをブロックします。

これを見つけた瞬間に： http://www.eggheadcafe.com/articles/20060414.asp （ただし、.NET 1.1用です。）

誰かがこの実装の正しさをコメント/批判してもらえますか。 または、別のものを提案します。 事前に感謝します。

Answer 1

これについては .NETでブロッキングキューを作成する？

.NET 1.1で必要な場合（質問からはわかりませんでした）、ジェネリックをドロップして、Tをobjectに置き換えてください。

Answer 2

参照用に、.NET 4では System.Collections.Concurrent.BlockingCollection＆lt; T＆gt; タイプでこれに対処します。非ブロッキングキューの場合、 Systemを使用できます。 Collections.Concurrent.ConcurrentQueue＆lt; T＆gt; 。 ConcurrentQueue＆lt; T＆gt; は、OPの使用のために BlockingCollection＆lt; T＆gt; の基礎となるデータストアとして使用される可能性が高いことに注意してください。

Answer 3

Queue.Synchronized http ：//msdn.microsoft.com/en-us/library/system.collections.queue.synchronized（VS.71）.aspx

とにかく出発点であり、ブロッキングキューを使用したことはありません。あまり関係のない投稿で申し訳ありません。

Answer 4

Microsoftの例は良い例ですが、クラスにカプセル化されていません。また、WaitAny呼び出しのために、コンシューマスレッドがMTAで実行されている必要があります。 STAで実行する必要がある場合があります（たとえば、COM相互運用を行っている場合）。これらの場合、WaitAnyは使用できません。

ここでこの問題を解決する簡単なブロッキングキュークラスがあります。 http://element533.blogspot.com/2010/ 01 / stoppable-blocking-queue-for-net.html

Answer 5

はい、.NET4には同時コレクションが含まれています。ところで、pfxチームのParallel Extensionsに関する非常に素晴らしいマニュアル- http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?FamilyID=86b3d32b-ad26-4bb8-a3ae-c1637026c3ee&displaylang=en 。

pfxは、Reactive Extensionsの一部として.net 3.5でも利用可能です。

Answer 6

Microsoftには、これに関する非常に素晴らしいサンプルがあります：

//Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.

using System;
using System.Threading;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;

// The thread synchronization events are encapsulated in this 
// class to allow them to easily be passed to the Consumer and 
// Producer classes. 
public class SyncEvents
{
    public SyncEvents()
    {
        // AutoResetEvent is used for the "new item" event because
        // we want this event to reset automatically each time the
        // consumer thread responds to this event.
        _newItemEvent = new AutoResetEvent(false);

        // ManualResetEvent is used for the "exit" event because
        // we want multiple threads to respond when this event is
        // signaled. If we used AutoResetEvent instead, the event
        // object would revert to a non-signaled state with after 
        // a single thread responded, and the other thread would 
        // fail to terminate.
        _exitThreadEvent = new ManualResetEvent(false);

        // The two events are placed in a WaitHandle array as well so
        // that the consumer thread can block on both events using
        // the WaitAny method.
        _eventArray = new WaitHandle[2];
        _eventArray[0] = _newItemEvent;
        _eventArray[1] = _exitThreadEvent;
    }

    // Public properties allow safe access to the events.
    public EventWaitHandle ExitThreadEvent
    {
        get { return _exitThreadEvent; }
    }
    public EventWaitHandle NewItemEvent
    {
        get { return _newItemEvent; }
    }
    public WaitHandle[] EventArray
    {
        get { return _eventArray; }
    }

    private EventWaitHandle _newItemEvent;
    private EventWaitHandle _exitThreadEvent;
    private WaitHandle[] _eventArray;
}

// The Producer class asynchronously (using a worker thread)
// adds items to the queue until there are 20 items.
public class Producer 
{
    public Producer(Queue<int> q, SyncEvents e)
    {
        _queue = q;
        _syncEvents = e;
    }
    public void ThreadRun()
    {
        int count = 0;
        Random r = new Random();
        while (!_syncEvents.ExitThreadEvent.WaitOne(0, false))
        {
            lock (((ICollection)_queue).SyncRoot)
            {
                while (_queue.Count < 20)
                {
                    _queue.Enqueue(r.Next(0, 100));
                    _syncEvents.NewItemEvent.Set();
                    count++;
                }
            }
        }
        Console.WriteLine("Producer thread: produced {0} items", count);
    }
    private Queue<int> _queue;
    private SyncEvents _syncEvents;
}

// The Consumer class uses its own worker thread to consume items
// in the queue. The Producer class notifies the Consumer class
// of new items with the NewItemEvent.
public class Consumer
{
    public Consumer(Queue<int> q, SyncEvents e)
    {
        _queue = q;
        _syncEvents = e;
    }
    public void ThreadRun()
    {
        int count = 0;
        while (WaitHandle.WaitAny(_syncEvents.EventArray) != 1)
        {
            lock (((ICollection)_queue).SyncRoot)
            {
                int item = _queue.Dequeue();
            }
            count++;
        }
        Console.WriteLine("Consumer Thread: consumed {0} items", count);
    }
    private Queue<int> _queue;
    private SyncEvents _syncEvents;
}

public class ThreadSyncSample
{
    private static void ShowQueueContents(Queue<int> q)
    {
        // Enumerating a collection is inherently not thread-safe,
        // so it is imperative that the collection be locked throughout
        // the enumeration to prevent the consumer and producer threads
        // from modifying the contents. (This method is called by the
        // primary thread only.)
        lock (((ICollection)q).SyncRoot)
        {
            foreach (int i in q)
            {
                Console.Write("{0} ", i);
            }
        }
        Console.WriteLine();
    }

    static void Main()
    {
        // Configure struct containing event information required
        // for thread synchronization. 
        SyncEvents syncEvents = new SyncEvents();

        // Generic Queue collection is used to store items to be 
        // produced and consumed. In this case 'int' is used.
        Queue<int> queue = new Queue<int>();

        // Create objects, one to produce items, and one to 
        // consume. The queue and the thread synchronization
        // events are passed to both objects.
        Console.WriteLine("Configuring worker threads...");
        Producer producer = new Producer(queue, syncEvents);
        Consumer consumer = new Consumer(queue, syncEvents);

        // Create the thread objects for producer and consumer
        // objects. This step does not create or launch the
        // actual threads.
        Thread producerThread = new Thread(producer.ThreadRun);
        Thread consumerThread = new Thread(consumer.ThreadRun);

        // Create and launch both threads.     
        Console.WriteLine("Launching producer and consumer threads...");        
        producerThread.Start();
        consumerThread.Start();

        // Let producer and consumer threads run for 10 seconds.
        // Use the primary thread (the thread executing this method)
        // to display the queue contents every 2.5 seconds.
        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            Thread.Sleep(2500);
            ShowQueueContents(queue);
        }

        // Signal both consumer and producer thread to terminate.
        // Both threads will respond because ExitThreadEvent is a 
        // manual-reset event--so it stays 'set' unless explicitly reset.
        Console.WriteLine("Signaling threads to terminate...");
        syncEvents.ExitThreadEvent.Set();

        // Use Join to block primary thread, first until the producer thread
        // terminates, then until the consumer thread terminates.
        Console.WriteLine("main thread waiting for threads to finish...");
        producerThread.Join();
        consumerThread.Join();
    }
}

Answer 7

完全に制御できる場合は、呼び出しコードのロックがより良いオプションになる可能性があることに注意してください。ループ内でキューにアクセスすることを検討してください。不必要にロックを複数回取得すると、パフォーマンスが低下する可能性があります。