C# BlockingCollection的用法 – 生产者-消费者模式的利器

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BlockingCollection是C#中专为线程安全生产者-消费者场景设计的核心类型,封装ConcurrentQueue等容器,提供阻塞添加/消费、CompleteAdding()结束通知、超时与取消支持及自定义底层容器能力。

C# BlockingCollection的用法 – 生产者-消费者模式的利器

BlockingCollection 是 C# 中专为线程安全的生产者-消费者场景设计的核心类型,它封装了线程安全的队列(默认 ConcurrentQueue<t></t>),自动处理阻塞、取消和完成通知,让多线程协作变得简洁可靠。

基础用法:创建、添加与消费

只需指定内部容器(可选)和最大容量,就能快速启用阻塞行为:

  • 无参构造:使用默认 ConcurrentQueue<t></t>,无限容量
  • 指定容量(如 new BlockingCollection<int>(10)</int>):Add() 在满时阻塞,Take() 在空时阻塞
  • Add(item)Take() 是最常用方法,线程安全且自带阻塞语义

优雅结束:CompleteAdding 与 IsCompleted

当所有生产者完成投递,需显式调用 CompleteAdding(),否则消费者调用 Take() 会一直阻塞等待新项:

  • 调用后,IsCompleted 返回 true,且后续 Add() 抛出异常
  • 消费者可通过 GetConsumingEnumerable() 遍历——它会在完成添加后自动退出循环
  • 示例:foreach (var item in collection.GetConsumingEnumerable()) { /* 处理 */ }

带超时与取消:更可控的阻塞操作

避免无限等待,可用重载方法传入 TimeSpanCancellationToken

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  • TryAdd(item, TimeSpan.FromMilliseconds(500)):超时返回 false
  • TryTake(out item, TimeSpan.FromSeconds(1)):空时等待 1 秒后返回 false
  • Take(cancellationToken):支持协作式取消,适合长任务中响应中断

进阶技巧:自定义容器与批量操作

BlockingCollection 不限于队列,还可包装 ConcurrentStack<t></t>(LIFO)或 ConcurrentBag<t></t>(无序):

  • new BlockingCollection<String>(new ConcurrentStack<string>())</string></string> 实现式消费
  • 注意:不同底层容器影响遍历顺序和性能特征,但阻塞逻辑保持一致
  • 不直接支持批量 Add/Take,但可通过循环 + 超时控制实现“尽力批量”逻辑

基本上就这些。BlockingCollection 的价值不在功能繁多,而在把生产者-消费者中最容易出错的同步、边界、生命周期问题都收束到几个简单方法里——写对一次,线程安全就有了保障。

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