C#中的Queue与ConcurrentQueue：区别与适用场景

在C#中，Queue<T> 和 ConcurrentQueue<T> 是两种不同类型的队列，它们有不同的用途和特性。以下是它们之间的主要区别以及何时使用 ConcurrentQueue<T> 的详细解释。

1.主要区别
 1.线程安全性：

    Queue<T>：不是线程安全的。如果在多线程环境中使用，需要额外的同步机制（如锁）来避免数据竞争和不一致性。
    ConcurrentQueue<T>：是线程安全的。它使用了一种无锁（lock-free）的并发机制，可以在多线程环境中安全地进行入队和出队操作，而不需要额外的同步。
2.性能：

   Queue<T>：单线程环境下性能可能更高，因为它没有额外的同步开销。
   ConcurrentQueue<T>：多线程环境下性能更高，因为它避免了锁争用和上下文切换的开销。然而，在单线程环境中，由于无锁算法的实现复杂度，它可能比 Queue<T> 稍慢。
3.API 差异：

    Queue<T>：提供了基本的入队（Enqueue）、出队（Dequeue）和查看队首元素（Peek）的方法。
    ConcurrentQueue<T>：除了基本的入队和出队方法外，还提供了 TryDequeue、TryPeek 等方法，这些方法会尝试执行操作并返回一个布尔值来表示操作是否成功。

2.使用场景
   Queue<T>：

• 适用于单线程环境。
• 当确定不会有多个线程同时访问队列时。
• 当需要高性能且不需要处理线程安全问题时。

   ConcurrentQueue<T>：

• 适用于多线程环境。
• 当需要多个线程同时安全地访问和操作队列时。
• 当需要避免复杂的锁管理和潜在的死锁问题时。

3.案例：

using System;
using System.Collections.Generic;
class Program
{
    static void Main()
    {
        Queue<int> queue = new Queue<int>();

        // 单线程环境下操作队列
        queue.Enqueue(1);
        queue.Enqueue(2);

        Console.WriteLine(queue.Dequeue()); // 输出: 1
        Console.WriteLine(queue.Peek());    // 输出: 2
    }
}

using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static void Main()
    {
        ConcurrentQueue<int> concurrentQueue = new ConcurrentQueue<int>();

        // 多线程环境下操作队列
        Parallel.Invoke(
            () => { concurrentQueue.Enqueue(1); },
            () => { concurrentQueue.Enqueue(2); }
        );
        if (concurrentQueue.TryDequeue(out int result))
        {
            Console.WriteLine(result); // 可能输出: 1 或 2，取决于线程调度
        }
        if (concurrentQueue.TryPeek(out int peekResult))
        {
            Console.WriteLine(peekResult); // 输出: 剩下的那个数，可能是 1 或 2
        }
    }
}

 

性能

这里的基准测试我对比了三种类型，Channel, BufferBlock, BlockingCollection，分别写入了10000条数据，然后进行读取，发现 Channel 确实是表现比较好。

 

原文链接：https://blog.csdn.net/x1234w4321/article/details/144209067