C # производитель / потребитель

Question

Я недавно сталкивался с реализацией шаблона C # для производителя / потребителя. это очень просто и (по крайней мере для меня) очень элегантно.

похоже, что он был разработан примерно в 2006 году, поэтому мне было интересно, если эта реализация
- сейф
- все еще применимо

Код указан ниже (исходный код был указан на http://bytes.com/topic/net/answers/575276-producer-consumer#post2251375)

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

public class Test
{  
    static ProducerConsumer queue;

    static void Main()
    {
        queue = new ProducerConsumer();
        new Thread(new ThreadStart(ConsumerJob)).Start();

        Random rng = new Random(0);
        for (int i=0; i < 10; i++)
        {
            Console.WriteLine ("Producing {0}", i);
            queue.Produce(i);
            Thread.Sleep(rng.Next(1000));
        }
    }

    static void ConsumerJob()
    {
        // Make sure we get a different random seed from the
        // first thread
        Random rng = new Random(1);
        // We happen to know we've only got 10 
        // items to receive
        for (int i=0; i < 10; i++)
        {
            object o = queue.Consume();
            Console.WriteLine ("\t\t\t\tConsuming {0}", o);
            Thread.Sleep(rng.Next(1000));
        }
    }
}

public class ProducerConsumer
{
    readonly object listLock = new object();
    Queue queue = new Queue();

    public void Produce(object o)
    {
        lock (listLock)
        {
            queue.Enqueue(o);

            // We always need to pulse, even if the queue wasn't
            // empty before. Otherwise, if we add several items
            // in quick succession, we may only pulse once, waking
            // a single thread up, even if there are multiple threads
            // waiting for items.            
            Monitor.Pulse(listLock);
        }
    }

    public object Consume()
    {
        lock (listLock)
        {
            // If the queue is empty, wait for an item to be added
            // Note that this is a while loop, as we may be pulsed
            // but not wake up before another thread has come in and
            // consumed the newly added object. In that case, we'll
            // have to wait for another pulse.
            while (queue.Count==0)
            {
                // This releases listLock, only reacquiring it
                // after being woken up by a call to Pulse
                Monitor.Wait(listLock);
            }
            return queue.Dequeue();
        }
    }
}

Answer 1

Код старше этого - я написал его за некоторое время до выхода .NET 2.0. концепция очереди производителя / потребителя на старше, чем это:)

Да, насколько я знаю, этот код безопасен, но у него есть некоторые недостатки:

• Это не универсально. Современная версия, безусловно, будет общей.
• У него нет возможности остановить очередь. Один простой способ остановить очередь (чтобы все потоки потребителя удалились) - это получить токен «прекращение работы», который можно поместить в очередь. Затем вы добавляете столько токенов, сколько у вас есть потоков. Кроме того, у вас есть отдельный флаг, чтобы указать, что вы хотите остановить. (Это позволяет другим потокам остановиться до завершения всей текущей работы в очереди.)
• Если рабочих мест очень мало, использование одной работы за раз может быть не самым эффективным.

Если честно, идеи, стоящие за кодом, важнее самого кода.

Answer 2

Вы можете сделать что-то вроде следующего фрагмента кода. Он универсален и имеет метод для постановки в очередь пустых значений (или любого другого флага, который вы хотите использовать), чтобы сообщить рабочим потокам выйти.

Код взят отсюда: http://www.albahari.com/threading/part4.aspx#_Wait_and_Pulse

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace ConsoleApplication1
{

    public class TaskQueue<T> : IDisposable where T : class
    {
        object locker = new object();
        Thread[] workers;
        Queue<T> taskQ = new Queue<T>();

        public TaskQueue(int workerCount)
        {
            workers = new Thread[workerCount];

            // Create and start a separate thread for each worker
            for (int i = 0; i < workerCount; i++)
                (workers[i] = new Thread(Consume)).Start();
        }

        public void Dispose()
        {
            // Enqueue one null task per worker to make each exit.
            foreach (Thread worker in workers) EnqueueTask(null);
            foreach (Thread worker in workers) worker.Join();
        }

        public void EnqueueTask(T task)
        {
            lock (locker)
            {
                taskQ.Enqueue(task);
                Monitor.PulseAll(locker);
            }
        }

        void Consume()
        {
            while (true)
            {
                T task;
                lock (locker)
                {
                    while (taskQ.Count == 0) Monitor.Wait(locker);
                    task = taskQ.Dequeue();
                }
                if (task == null) return;         // This signals our exit
                Console.Write(task);
                Thread.Sleep(1000);              // Simulate time-consuming task
            }
        }
    }
}

Answer 3

В тот день я узнал, как работает Monitor.Wait / Pulse (и многое о потоках в целом) из приведенного выше фрагмента кода и из серии статей , из которой он сделан. Поэтому, как говорит Джон, он имеет большую ценность и действительно безопасен и применим.

Однако, начиная с .NET 4, в инфраструктуре реализована реализация очереди производителя-потребителя. Я только нашел это сам, но до этого момента он делает все, что мне нужно.

Answer 4

Предупреждение: Если вы прочитаете комментарии, вы поймете, что мой ответ неверен:)

В вашем коде возможен тупик .

Представьте себе следующий случай, для ясности я использовал однопотоковый подход, но его должно быть легко преобразовать в многопоточность с помощью сна:

// We create some actions...
object locker = new object();

Action action1 = () => {
    lock (locker)
    {
        System.Threading.Monitor.Wait(locker);
        Console.WriteLine("This is action1");
    }
};

Action action2 = () => {
    lock (locker)
    {
        System.Threading.Monitor.Wait(locker);
        Console.WriteLine("This is action2");
    }
};

// ... (stuff happens, etc.)

// Imagine both actions were running
// and there's 0 items in the queue

// And now the producer kicks in...
lock (locker)
{
    // This would add a job to the queue

    Console.WriteLine("Pulse now!");
    System.Threading.Monitor.Pulse(locker);
}

// ... (more stuff)
// and the actions finish now!

Console.WriteLine("Consume action!");
action1(); // Oops... they're locked...
action2();

Пожалуйста, дайте мне знать, если это не имеет никакого смысла.

Если это подтвердится, тогда ответ на ваш вопрос: «Нет, это не безопасно»;) Надеюсь, это поможет.