线程安全的有限大小队列

Posted 2023-02-22

【中文标题】线程安全的有限大小队列

【英文标题】：Thread safe limited size queue

【发布时间】：2015-09-07 09:29:22

【问题描述】：

我正在尝试编写一个 subj 队列，但我遇到了死锁和其他多线程问题。我想使用Interlocked.CompareExchange 来避免使用lock。但是这段代码没有按预期工作：它只是擦除整个队列。我在这里做错了什么？

public class FixedSizedQueue<T> : IEnumerable<T>

    readonly ConcurrentQueue<T> _queue = new ConcurrentQueue<T>();
    public int Limit  get; set; 

    public FixedSizedQueue(int limit)
    
        Limit = limit;
    

    public void Enqueue(T obj)
    
        _queue.Enqueue(obj);
        if (_queue.Count <= Limit)
            return;
        int count = _queue.Count;
        if (_queue.Count != Interlocked.CompareExchange(ref count, count, _queue.Count))
        
            T overflow;
            while (_queue.TryDequeue(out overflow))
            

            
        
    

    public T[] ToArray()
    
        return _queue.ToArray();
    

    public IEnumerator<T> GetEnumerator()
    
        return _queue.GetEnumerator();
    

    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
    
        return GetEnumerator();
    

也许我只需要另一个线程来切断队列......

【问题讨论】：

好吧，您的 while 循环清楚地擦除了整个队列。那是行不通的。限制那个循环。

引用Eric Lippert：“就拿锁吧。”

@Corak tnx 链接，我遵循这个建议

使用 BlockingCollection 代替，BoundedCapacity 属性设置限制。它在底层使用 ConcurrentQueue 来实现集合。

【参考方案1】：

Interlocked.CompareExchange 在堆栈变量count 上毫无意义，因为它是从单线程访问的。正如我猜想的那样，您尝试在_queue.Count 上使用此方法，但由于.Count 是一个属性，而不是一个简单的变量，因此编译失败。所以你需要在你的类中定义计数器。

public class FixedSizedQueue<T> : IEnumerable<T>

    readonly ConcurrentQueue<T> _queue = new ConcurrentQueue<T>();
    int CountShadow = 0; // Counter for check constraints.
    public int Limit  get; set; 

    public FixedSizedQueue(int limit)
    
        Limit = limit;
    

    public void Enqueue(T obj)
    
        /* Update shadow counter first for check constraints. */
        int count = CountShadow;
        while(true)
        
             if(count => Limit) return; // Adding element would violate constraint
             int countOld = Interlocked.CompareExchange(ref CountShadow, count, count + 1);
             if(countOld == count) break; //Successful update
             count = countOld;
        
        _queue.Enqueue(obj); // This will update real counter.
    
    ...

另外，您需要为Limit 属性设置自己的设置器，这将保持不变的CountShadow <= Limit。或者只是禁止用户在对象构造后设置该属性。