Question

我有一个MessagesManager线程，不同的线程可以向其发送消息，然后这个MessagesManager线程负责在SendMessageToTcpIP()内发布这些消息（MessagesManager线程的起点）。

class MessagesManager : IMessageNotifier
{
    //private
    private readonly AutoResetEvent _waitTillMessageQueueEmptyARE = new AutoResetEvent(false);
    private ConcurrentQueue<string> MessagesQueue = new ConcurrentQueue<string>(); 

    public void PublishMessage(string Message)
    {
        MessagesQueue.Enqueue(Message);
        _waitTillMessageQueueEmptyARE.Set();
    }

    public void SendMessageToTcpIP()
    {
        //keep waiting till a new message comes
        while (MessagesQueue.Count() == 0)
        {
            _waitTillMessageQueueEmptyARE.WaitOne();
        }

        //Copy the Concurrent Queue into a local queue - keep dequeuing the item once it is inserts into the local Queue
        Queue<string> localMessagesQueue = new Queue<string>();

        while (!MessagesQueue.IsEmpty)
        {
            string message;
            bool isRemoved = MessagesQueue.TryDequeue(out message);
            if (isRemoved)
                localMessagesQueue.Enqueue(message);
        }

        //Use the Local Queue for further processing
        while (localMessagesQueue.Count() != 0)
        {
            TcpIpMessageSenderClient.ConnectAndSendMessage(localMessagesQueue.Dequeue().PadRight(80, ' '));
            Thread.Sleep(2000);
        }
    }
}

不同的线程（3-4）通过调用PublishMessage(string Message)（使用与MessageManager相同的对象）发送消息。消息传来后，我将该消息推送到 并发队列 ，并通过设置SendMessageToTcpIP()通知_waitTillMessageQueueEmptyARE.Set();。 在SendMessageToTcpIP()内，我正在从本地队列中的并发队列中复制邮件，然后逐个发布。

问题：以这种方式进行排队和出列是否安全？可能会有一些奇怪的效果吗？

Answer 1

虽然这可能是线程安全的，但.NET中有内置的类可以帮助许多发布者和一个消费者＃34;模式，如BlockingCollection。您可以像这样重写您的课程：

class MessagesManager : IDisposable {
    // note that your ConcurrentQueue is still in play, passed to constructor
    private readonly BlockingCollection<string> MessagesQueue = new BlockingCollection<string>(new ConcurrentQueue<string>());

    public MessagesManager() {
        // start consumer thread here
        new Thread(SendLoop) {
            IsBackground = true
        }.Start();
    }

    public void PublishMessage(string Message) {
        // no need to notify here, will be done for you
        MessagesQueue.Add(Message);
    }

    private void SendLoop() {
        // this blocks until new items are available
        foreach (var item in MessagesQueue.GetConsumingEnumerable()) {
            // ensure that you handle exceptions here, or whole thing will break on exception
            TcpIpMessageSenderClient.ConnectAndSendMessage(item.PadRight(80, ' '));
            Thread.Sleep(2000); // only if you are sure this is required 
        }
    }

    public void Dispose() {            
        // this will "complete" GetConsumingEnumerable, so your thread will complete
        MessagesQueue.CompleteAdding();
        MessagesQueue.Dispose();
    }
}

Answer 2

.NET已提供ActionBlock< T>，允许将消息发布到缓冲区并异步处理它们。默认情况下，一次只处理一条消息。

您的代码可以重写为：

//In an initialization function
ActionBlock<string> _hmiAgent=new ActionBlock<string>(async msg=>{
        TcpIpMessageSenderClient.ConnectAndSendMessage(msg.PadRight(80, ' '));
        await Task.Delay(2000);
);

//In some other thread ...
foreach ( ....)
{
    _hmiAgent.Post(someMessage);
}

// When the application closes

_hmiAgent.Complete();
await _hmiAgent.Completion;

ActionBlock提供了许多好处 - 您可以指定它可以在缓冲区中接受的项目数限制，并指定可以并行处理多个消息。您还可以在处理管道中组合多个块。在桌面应用程序中，可以将消息发布到管道以响应事件，由单独的块处理并将结果发布到更新UI的最终块。

例如，

填充可以由中间人TransformBlock< TIn,TOut>执行。这种转变是微不足道的，使用块的成本大于方法，但这只是一个例子：

//In an initialization function
TransformBlock<string> _hmiAgent=new TransformBlock<string,string>(
    msg=>msg.PadRight(80, ' '));

ActionBlock<string> _tcpBlock=new ActionBlock<string>(async msg=>{
        TcpIpMessageSenderClient.ConnectAndSendMessage());
        await Task.Delay(2000);
);

var linkOptions=new DataflowLinkOptions{PropagateCompletion = true};
_hmiAgent.LinkTo(_tcpBlock);

发布代码根本不会改变

    _hmiAgent.Post(someMessage);

当应用程序终止时，我们需要等待_tcpBlock完成：

    _hmiAgent.Complete();
    await _tcpBlock.Completion;

Visual Studio 2015+本身将TPL数据流用于此类场景

Bar Arnon在TPL Dataflow Is The Best Library You're Not Using中提供了一个更好的示例，它显示了如何在块中使用同步和异步方法。

Answer 3

这是我将如何实现此功能的重构代码片段：

class MessagesManager {
    private readonly AutoResetEvent messagesAvailableSignal = new AutoResetEvent(false);
    private readonly ConcurrentQueue<string> messageQueue = new ConcurrentQueue<string>();

    public void PublishMessage(string Message) {
        messageQueue.Enqueue(Message);
        messagesAvailableSignal.Set();
    }

    public void SendMessageToTcpIP() {
        while (true) {
            messagesAvailableSignal.WaitOne();
            while (!messageQueue.IsEmpty) {
                string message;
                if (messageQueue.TryDequeue(out message)) {
                    TcpIpMessageSenderClient.ConnectAndSendMessage(message.PadRight(80, ' '));
                }
            }
        }
    }
}

此处需要注意的事项：

这会完全排空队列：如果至少有一条消息，它将处理所有这些消息
删除了2000ms线程睡眠

Answer 4

代码是线程安全的，因为ConcurrentQueue和AutoResetEvent都是线程安全的。你的字符串无论如何都被读取而且永远不会被写入，所以这段代码是线程安全的。

但是，您必须确保以某种循环方式呼叫SendMessageToTcpIP 否则，你有一个危险的竞争条件 - 一些消息可能会丢失：

while (!MessagesQueue.IsEmpty)
        {
            string message;
            bool isRemoved = MessagesQueue.TryDequeue(out message);
            if (isRemoved)
                localMessagesQueue.Enqueue(message);
        }

        //<<--- what happens if another thread enqueues a message here?

        while (localMessagesQueue.Count() != 0)
        {
            TcpIpMessageSenderClient.ConnectAndSendMessage(localMessagesQueue.Dequeue().PadRight(80, ' '));
            Thread.Sleep(2000);
        }

除此之外，AutoResetEvent是非常重的对象。它使用内核对象来同步线程。每次通话都是系统调用，可能成本很高。考虑使用用户模式同步对象（不提供某种条件变量？）

并发队列C＃中的线程安全

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