C 併發處理鎖OR執行緒安全？

每次寫部落格，第一句話都是這樣的：程式設計師很苦逼，除了會寫程式，還得會寫部落格！

當然，題外話說多了，咱進入正題！

背景

基於任務的程式設計、命令式資料並行和任務並行都要求能夠支援併發更新的陣列、列表和集合。

在.net framework 4 以前，為了讓共享的陣列、列表和集合能夠被多個執行緒更新，需要新增複雜的**來同步這些更新操作。

如您需要編寫乙個並行迴圈，這個迴圈以無序的方式向乙個共享集合中新增元素，那麼必須加入乙個同步機制來保證這是乙個執行緒安全的集合。

system.collenctions和system.collenctions.generic 命名空間中所提供的經典列表、集合和陣列的執行緒都不是安全的，不能接受併發請求，因此需要對相應的操作方法執行序列化。

下面看**，**中並沒有實現執行緒安全和序列化：

class program
/*coder:天才臥龍 * **中 建立三個併發執行緒 來操作_products 集合 * system.collections.generic.list 這個列表在多個執行緒訪問下，不能保證是安全的執行緒，所以不能接受併發的請求，我們必須對add方法的執行進行序列化 */ static void main(string args) ); /*建立任務 t2 t2 執行 資料集合新增操作*/ task t2 = task.factory.startnew(() => ); /*建立任務 t3 t3 執行 資料集合新增操作*/ task t3 = task.factory.startnew(() => ); task.waitall(t1, t2, t3); console.writeline(_products.count); console.readline(); } /*執行集合資料新增操作*/ static void addproducts() ); } } class product public string category public int sellprice }

view code

**中開啟了三個併發操作，每個操作都向集合中新增1000條資料，在沒有保障線程安全和序列化的執行下，實際得到的資料並沒有3000條，結果如下：

為此我們需要採用lock關鍵字，來確保每次只有乙個執行緒來訪問 _products.add(product); 這個方法，**如下：

class program
/*coder:天才臥龍 * **中 建立三個併發執行緒 來操作_products 集合 * system.collections.generic.list 這個列表在多個執行緒訪問下，不能保證是安全的執行緒，所以不能接受併發的請求，我們必須對add方法的執行進行序列化 */ static void main(string args) ); /*建立任務 t2 t2 執行 資料集合新增操作*/ task t2 = task.factory.startnew(() => ); /*建立任務 t3 t3 執行 資料集合新增操作*/ task t3 = task.factory.startnew(() => ); task.waitall(t1, t2, t3); console.writeline("當前資料量為：" + _products.count); console.readline(); } /*執行集合資料新增操作*/ static void addproducts() }); } } class product public string category public int sellprice }

view code

但是鎖的引入，帶來了一定的開銷和效能的損耗，並降低了程式的擴充套件性，在併發程式設計中顯然不適用。

system.collections.concurrent

.net framework 4提供了新的執行緒安全和擴充套件的併發集合，它們能夠解決潛在的死鎖問題和競爭條件問題，因此在很多複雜的情形下它們能夠使得並行**更容易編寫，這些集合盡可能減少需要使用鎖的次數，從而使得在大部分情形下能夠優化為最佳效能，不會產生不必要的同步開銷。

需要注意的是：

執行緒安全並不是沒有代價的，比起system.collenctions和system.collenctions.generic命名空間中的列表、集合和陣列來說，併發集合會有更大的開銷。因此，應該只在需要從多個任務中併發訪問集合的時候才使用併發幾個，在序列**中使用併發集合是沒有意義的，因為它們會增加無謂的開銷。

為此，在.net framework中提供了system.collections.concurrent新的命名空間可以訪問用於解決執行緒安全問題，通過這個命名空間能訪問以下為併發做好了準備的集合。

1.blockingcollection與經典的阻塞佇列資料結構類似，能夠適用於多個任務新增和刪除資料，提供阻塞和限界能力。

2.concurrentbag提供物件的執行緒安全的無序集合

3.concurrentdictionary提供可有多個執行緒同時訪問的鍵值對的執行緒安全集合

4.concurrentqueue提供執行緒安全的先進先出集合

5.concurrentstack提供執行緒安全的後進先出集合

這些集合通過使用比較並交換和記憶體屏障等技術，避免使用典型的互斥重量級的鎖，從而保證執行緒安全和效能。

concurrentqueue

concurrentqueue 是完全無鎖的，能夠支援併發的新增元素，先進先出。下面貼**，詳解見注釋：

class program
private static concurrentqueue_concurrenproducts /*coder:天才臥龍 * **中 建立三個併發執行緒 來操作_products 和 _concurrenproducts 集合，每次新增 10000 條資料 檢視 一般佇列queue 和 多執行緒安全下的佇列concurrentqueue 執**況 */ static void main(string args) ); /*建立任務 t2 t2 執行 資料集合新增操作*/ task t2 = task.factory.startnew(() => ); /*建立任務 t3 t3 執行 資料集合新增操作*/ task t3 = task.factory.startnew(() => ); task.waitall(t1, t2, t3); swtask.stop(); console.writeline("list當前資料量為：" + _products.count); console.writeline("list執行時間為：" + swtask.elapsedmilliseconds); thread.sleep(1000); _concurrenproducts = new concurrentqueue(); stopwatch swtask1 = new stopwatch(); swtask1.start(); /*建立任務 tk1 tk1 執行 資料集合新增操作*/ task tk1 = task.factory.startnew(() => ); /*建立任務 tk2 tk2 執行 資料集合新增操作*/ task tk2 = task.factory.startnew(() => ); /*建立任務 tk3 tk3 執行 資料集合新增操作*/ task tk3 = task.factory.startnew(() => ); task.waitall(tk1, tk2, tk3); swtask1.stop(); console.writeline("concurrentqueue當前資料量為：" + _concurrenproducts.count); console.writeline("concurrentqueue執行時間為：" + swtask1.elapsedmilliseconds); console.readline(); } /*執行集合資料新增操作*/ static void addproducts() { parallel.for(0, 30000, (i) => { product product = new product(); product.name = "name" + i;

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