使用C#的泛型队列Queue实现生产消费模式

本篇体验使用C#的泛型队列Queue<T>实现生产消费模式。

如果把生产消费想像成自动流水生产线的话，生产就是流水线的物料，消费就是某种设备对物料进行加工的行为，流水线就是队列。

现在，要写一个体现生产消费模式的泛型帮助类，比如叫ProducerConsumer<T>。

该类肯定会维护一个有关生产、物料的Queue<T>类型的字段，还存在一个有关消费、Action<T>类型的字段。

在ProducerConsumer类的构造函数中，为Action<T>类型的字段赋值，并开启后台有关消费的线程。

ProducerConsumer类肯定存在一个进队列的方法，并且要保证在多线程情况下，同一时间只有一个生产或物料进入队列。

ProducerConsumer类还存在一个有关消费的方法，并且保证在多线程情况下，同一时间只有一个生产或物料出列，并消费它。

另外，在生产或物料在出队列的时候，可能会出现队列中暂时没有生产或物料的情况，这时候我们希望线程阻塞一下，这需要通过AutoResetEvent实现。AutoResetEvent的大致原理是：当生产或物料进入队列的时候需要告诉AutoResetEvent一下，当队列中暂时没有生产或物料的时候，也需要告诉AutoResetEvent，让它来阻塞线程。

 //有关生产消费的泛型类
  public class ProducerConsumer<T>
  {
    //用来存储生产者的队列
    private readonly Queue<T> queue = new Queue<T>();
    //锁
    private readonly object queueLocker = new object();
    //消费行为
    private readonly Action<T> consumerAction;
    //出列的时候需要检查队列中是否有元素，如果没有，需要阻塞
    private readonly AutoResetEvent queueWaitHandle = new AutoResetEvent(false);
    public ProducerConsumer(Action<T> consumerAction)
    {
      if (consumerAction == null)
      {
        throw new ArgumentNullException("consumerAction");
      }
      this.consumerAction = consumerAction;
      //后台开启一个线程开始消费生产者
      new Thread(this.ConsumeItems){IsBackground = true}.Start();
    }
    //进列
    public void Enqueue(T item)
    {
      //确保同一时间只有一个生产者进列
      lock (queueLocker)
      {
        queue.Enqueue(item);
        //每次进列都要设置AutoResetEvent事件
        this.queueWaitHandle.Set();
      }
    }
    //消费动作
    private void ConsumeItems()
    {
      while (true)
      {
        T nextItem = default(T);
        //标志，确认队列中的生产者是否存在
        bool doesItemExist;
        //确保同一时间只有一个生产者出列
        lock (this.queueLocker)
        {
          //先确认队列中的生产者是否存在
          doesItemExist = this.queue.Count > 0;
          if (doesItemExist)
          {
            nextItem = this.queue.Dequeue();
          }
          
        }
        //如果生产者存在，才消费生产者
        if (doesItemExist)
        {
          this.consumerAction(nextItem);
        }
        else//否则的话，再等等下一个队列中的生产者
        {
          this.queueWaitHandle.WaitOne();
        }
        
      }
    }
  }

客户端，针对多线程情形。

  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      //实例化一个int类型的生产消费实例
      var producerConsumer = new ProducerConsumer<int>(i => Console.WriteLine("正在消费" + i));
      Random random = new Random();
      //开启进队列线程
      var t1 = new Thread(() =>
      {
        for (int i = 0; i < 100; i++)
        {
          producerConsumer.Enqueue(i);
          Thread.Sleep(random.Next(0,5));
        }
      });
      var t2 = new Thread(() =>
      {
        for (int i = 0; i > -100; i--)
        {
          producerConsumer.Enqueue(i);
          Thread.Sleep(random.Next(0, 5));
        }
      });
      t1.Start();
      t2.Start();
      t1.Join();
      t2.Join();
      Thread.Sleep(50);
      Console.ReadKey();
    }
  }

原标题：使用C#的泛型队列Queue实现生产消费模式

关键词：C#