生产者每秒钟生产一次数据，消费者每分钟消费一次答案

【问题标题】：Producer producing data every one second and Consumer consuming after every minute生产者每秒钟生产一次数据，消费者每分钟消费一次
【发布时间】：2019-11-08 03:01:19
【问题描述】：

我正在尝试使用 BlockingCollection 生产者/消费者模式编写一个程序，其中生产者将继续每隔一秒生产一次数据，消费者使用它并每隔 60 秒在控制台窗口上显示我的生产者数据中的一些已处理数据。

现实生活中的场景是 - 我将每秒在生产者中获取 Open High Low Close 库存数据，我想将这些数据传递给消费者线程，该线程将从我将从第三个收到的 60 秒数据创建 1 分钟 OHLC 数据派对。为了模拟现实生活场景，我正在尝试创建一个生产者，该生产者将具有计时器，该计时器将每秒继续将数据放入 BlockingCollection 中，但不确定如何在生产者中使用计时器。任何人都可以用代码建议

我将如何创建生产者，它会使用生产者内部的计时器每秒持续生成 OHLC 数据。假设我的 OHLC 值将具有计数器，我将使用它来计算秒数。例如 O=1,H=1,L=1,C=1 O=2,H=2,L=2,C=2 …… O=60,H=60,L=60,C=60

一旦计数器达到 60 的倍数，我的消费者就会启动，这需要 60 秒的数据来创建一分钟的 OHLC 数据。 2. CompleteAdding 方法应该写在哪里，因为我的 Producer 永无止境 Producer 只有在我停止整个应用程序后才会停止

非常感谢您在这方面的任何帮助。提前致谢

【问题讨论】：

听起来像是响应式扩展的工作
@TheGeneral 是的，如果你能负担得起学习曲线！

标签： c# multithreading producer-consumer

【解决方案1】：

在本例中，创建了两个任务：生产者和消费者。首先，每秒生成数据并放入集合中。第二，从集合中提取数据，每分钟处理一次。

var produced = new BlockingCollection<Price>();

var producer = Task.Run(async () =>
{
    try
    {
        var random = new Random();
        while (true)
        {
            produced.Add(new Price { Low = random.Next(500), High = random.Next(500, 1000) });
            await Task.Delay(1000);
        }
    }
    finally
    {
        produced.CompleteAdding();
    }
});

var consumer = Task.Run(async () =>
{
    const int interval = 60; // seconds
    var values = new List<Price>();

    foreach (var value in produced.GetConsumingEnumerable())
    {
        values.Add(value);

        if (DateTime.UtcNow.Second % interval == 0)
        {
            Console.WriteLine(values.Average(p => p.High)); // do some work
            values.Clear();
        }
    }
});

Task.WaitAll(producer, consumer);

【讨论】：

完美运行，这就是我想要的。谢谢。

【解决方案2】：

如果您希望消费者在等待可用数据时被阻塞，或者生产者在等待容量有限的队列中的可用空间时被阻塞，则需要BlockingCollection。在您的情况下，您希望被时间阻止，而不是可用性，所以像 ConcurrentQueue 这样更简单的集合就足够了（或者甚至是一个线程不安全的 Queue 受储物柜保护）。

为了在应用程序结束时退出循环，我建议您使用cooperative cancellation 和CancellationToken。这样您的应用程序将干净地关闭。

var queue = new ConcurrentQueue<Price>();
var cts = new CancellationTokenSource();

var producer = Task.Run(async () =>
{
    try
    {
        var random = new Random();
        while (true)
        {
            queue.Enqueue(new Price
            {
                Low = random.Next(0, 500),
                High = random.Next(500, 1000)
            });
            await Task.Delay(millisecondsDelay: 1000, cts.Token);
        }
    }
    catch (OperationCanceledException)
    {
        Console.WriteLine("Producer Canceled");
    }
});

var consumer = Task.Run(async () =>
{
    try
    {
        var random = new Random();
        while (true)
        {
            await Task.Delay(millisecondsDelay: 60000, cts.Token);
            var prices = queue.DequeueAll();
            Console.Write($"Minute Report");
            Console.Write($", Count: {prices.Count,2}");
            Console.Write($", Low Average: {prices.Average(p => p.Low):#,0.0000}");
            Console.Write($", High Average: {prices.Average(p => p.High):#,0.0000}");
            Console.WriteLine();
        }
    }
    catch (OperationCanceledException)
    {
        Console.WriteLine("Consumer Canceled");
    }
});

Console.WriteLine("Press Escape to finish.");
while (true)
{
    var keyInfo = Console.ReadKey(true);
    if (keyInfo.Key == ConsoleKey.Escape) break;
}
cts.Cancel();
Task.WaitAll(producer, consumer);

为了从队列中取出所有项目，我使用了以下扩展方法：

public static List<T> DequeueAll<T>(this ConcurrentQueue<T> source)
{
    var list = new List<T>();
    while (source.TryDequeue(out var item))
    {
        list.Add(item);
    }
    return list;
}

样本输出：

按 Escape 完成。
分钟报告，计数：60，低平均：209.5405，高平均：782.2432
分钟报告，计数：59，低平均：285.0500，高平均：714.5500
分钟报告，计数：60，低平均：245.5128，高平均：718.6667
分钟报告，计数：60，低平均：259.6154，高平均：703.6667
分钟报告，计数：59，低平均：215.8919，高平均：735.0811
分钟报告，计数：59，低平均：252.7632，高平均：727.2368
分钟报告，计数：60，低平均：288.5833，高平均：730.6389
制片人已取消
消费者取消

【讨论】：

Theodor，您的解决方案也不错，但在现实世界中，我的消费者实际上会被阻止，因为我将每秒获取不同脚本的刻度数据，我正在考虑创建不同的消费者来处理这个刻度数据。消费者可能不一定知道分时数据何时到达。我正在考虑为每个纸币创建一个消费者，这是为每个纸币创建一个消费者的好方法，认为我将处理大约 200 个纸币的数据？不过，您的解决方案确实为我提供了解决相同问题的不同方法。
如果您希望您的消费者偶尔被阻止（等待可用数据），那么您应该坚持使用BlockingCollection。毕竟这个类在内部包装了一个ConcurrentQueue。很遗憾，对于您提出的具体问题，我无法为您提供建议，因为我不了解业务领域。

【解决方案3】：

另一种方法是允许生产者每秒产生值，并允许消费者仅在共享缓冲区包含 60 个数据元素时才读取它。这种方法消除了生产者和消费者之间的所有直接依赖关系。生产者以生产者自然的速率写入共享缓冲区，而消费者只处理一批 60 个数据元素。以下使用 Ada 的示例说明了这一概念。

with Ada.Text_IO;  use Ada.Text_IO;
with Ada.Calendar; use Ada.Calendar;

procedure Main is
   type Index is mod 60;
   type collect is array (Index) of Positive;

   protected Buffer is
      entry Get (Nums : out collect);
      entry Put (Item : in Positive);
   private
      Buf   : collect;
      Next  : Index   := Index'First;
      Count : Natural := 0;
   end Buffer;

   protected body Buffer is
      entry Get (Nums : out collect) when Count = Index'Modulus is
      begin
         Nums  := Buf;
         Count := 0;
      end Get;

      entry Put (Item : in Positive) when Count < Index'Modulus is
      begin
         Buf (Next) := Item;
         Next       := Next + 1;
         Count      := Count + 1;
      end Put;

   end Buffer;

   task producer is
      entry Done;
   end producer;

   task body Producer is
      Cur_Time : Time;
      Pause    : constant Duration := 1.0;
      Count    : Positive          := 1;
   begin
      for Outer in 1 .. 10 loop
         for Inner in 1 .. 60 loop
            Buffer.Put (Count);
            Cur_Time := Clock;
            Count    := Count + 1;
            delay until Cur_Time + Pause;
         end loop;
      end loop;
      accept Done;
   end Producer;

   task Consumer is
      entry Stop;
   end Consumer;

   task body Consumer is
      Batch : collect;
      Sum   : Integer := 0;
   begin
      loop
         select
            accept Stop;
            exit;
         else
            select
               Buffer.Get (Batch);
               Sum := 0;
               for val of Batch loop
                  Put (val'Image);
                  Sum := Sum + val;
               end loop;
               New_Line;
               Put_Line ("Average:" & Integer'Image (Sum / Batch'Length));
            or
               delay 0.01;
            end select;
         end select;
      end loop;
   end Consumer;

begin
   Producer.Done;
   Consumer.Stop;
end Main;

这个程序的输出是：

 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60
Average: 30
 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120
Average: 90
 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180
Average: 150
 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240
Average: 210
 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300
Average: 270
 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360
Average: 330
 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420
Average: 390
 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480
Average: 450
 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540
Average: 510
 541 542 543 544 545 546 547 548 549 550 551 552 553 554 555 556 557 558 559 560 561 562 563 564 565 566 567 568 569 570 571 572 573 574 575 576 577 578 579 580 581 582 583 584 585 586 587 588 589 590 591 592 593 594 595 596 597 598 599 600
Average: 570
[2019-11-08 08:57:07] process terminated successfully, elapsed time: 10:05.48s

【讨论】：