我有一个 FIFO 和两个线程。一个线程只会排入 FIFO，而另一个线程只会从 FIFO 出列。我需要拿 ConcurrentQueue 还是 Queue 够用？
【问题讨论】：
标签： c# multithreading queue fifo
如果您有多个线程，则您的Queue 对象实例需要线程安全和同步。为了避免重新发明轮子并自己动手，我建议使用微软的ConcurrentQueue。
MSDN： https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.collections.queue?view=netframework-4.7.1
如果你需要访问 ConcurrentQueue 或 ConcurrentStack 同时从多个线程收集。
如果您使用Queue（即不是ConcurrentQueue）和多个线程更新对象实例，您可能会遇到运行时异常，例如：
如果队列的内部状态正在修改但由于 CPU 线程调度尚未完成，则可能出现异常。如果另一个线程访问处于不一致状态的 Queue 对象实例，您可能并且很可能会遇到这些异常。
要审查的源代码：
.Net 框架 4.7.1 https://referencesource.microsoft.com/#System/compmod/system/collections/generic/queue.cs
示例控制台应用程序：
作为您的实验室运行以下命令，您应该会遇到 System.InvalidOperationException
System.InvalidOperationException: '集合在枚举器被实例化后被修改。'
class Program
{
static Queue<string> Queue = new Queue<string>();
static void Main(string[] args)
{
Thread producer = new Thread(Enqueue);
Thread consumer = new Thread(Dequeue);
producer.Start();
consumer.Start();
Console.ReadKey();
}
static void Enqueue()
{
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
Queue.Enqueue("Number : " + i);
SimulateWork();
}
}
static void Dequeue()
{
while (true)
{
if (Queue.Any())
{
Console.WriteLine(Queue.Dequeue());
SimulateWork();
}
}
}
static void SimulateWork()
{
for (int i = 0; i < 1000000; i++)
{ }
}
}
本实验演示了当访问处于不一致状态的 Queue 实例时会发生什么。即使只有一个生产者和一个消费者，您也需要适当的同步。
如果您围绕Enqueue 和Dequeue 操作添加锁定或同步，您会发现它运行没有问题。
lock (lockObject)
{
Queue.Enqueue("Number : " + i);
SimulateWork();
}
lock (lockObject)
{
if (Queue.Any())
{
Console.WriteLine(Queue.Dequeue());
SimulateWork();
}
}
话虽如此，我不建议您手动添加会阻塞的锁。这更像是一个实验室练习，可帮助您了解为什么。
Microsoft 已投入大量时间为我们提供线程安全集合，例如使用细粒度锁定和无锁机制的 ConcurrentQueue。
一些并发集合类型使用轻量级 SpinLock、SpinWait、SemaphoreSlim 等同步机制， 和 CountdownEvent，它们是 .NET Framework 4 中的新功能。这些 同步类型通常使用短暂的忙旋转 在他们将线程置于真正的等待状态之前。当等待时间 预计很短，旋转的计算量要少得多 比等待更昂贵，这涉及昂贵的内核转换。 对于使用旋转的集合类，这种效率意味着 多个线程可以以非常高的速率添加和删除项目。为了 有关旋转与阻塞的更多信息，请参阅 SpinLock 和 旋转等待。
如上所述，如果您有多个线程，则您的Queue 对象实例需要线程安全和同步。为了避免重新发明轮子并自己动手，我强烈建议使用 Microsoft 的 ConcurrentQueue。
参考资料：
线程安全集合：
https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/collections/thread-safe/
锁定关键字
https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/language-reference/keywords/lock-statement
线程：
https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/programming-guide/concepts/threading/index
【讨论】：
简短回答：是的，您仍然需要一个线程安全的解决方案 - 即使只有一个写入线程和一个读取线程。
使用 ConcurrentQueue 会更容易。如果您愿意，可以使用 Queue 代替，但您必须自己进行锁定。
【讨论】：