在多執行緒/平行運算中使用集合

 

.NET Framework 4.0 當中，其中一項很重要的特色，就是加入了對於平行運算的支援，讓你的應用程式可以發揮多核處理器的運算能力，甚至於搭配Windows HPC Server 2008 R2進行分散式運算。使用.NET Framework 4.0當中的Task Parallel Library，C#與VB.NET所建立的程式很容易就寫出在多核的環境中執行平行運算的程式。

然而，在平行運算的的程式使用集合一向是個問題，因為在.NET Framework 4.0以前所提供的集合物件，都不是執行緒安全(thread-safe)的物件；換句話說，在平行運算的程式中使用，必須要透過特別的同步鎖定(synchronization)寫法，才可以正常的使用集合中的資料。

這一個問題，.NET Framework 4.0 提供了解決的方式。在.NET Framework 4.0當中，加入了 System.Collections.Concurrent 命名空間，提供了許多可以使用在平行運算程式當中的執行緒安全(thread-safe)集合類別，包括了：

• BlockingCollection
• ConcurrentBag
• ConcurrentDictionary
• ConcurrentQueue
• ConcurrentStack
• OrderablePartitioner
• Partitioner
  

在支援平行運算的程式碼當中，只需要將原本使用的集合換成新的集合就可以了。例如原本的程式碼：

pulblic class MyData{

public List<byte[]> Data {get; set;}

}

因為 List集合物件不支援執行緒安全，因此當你將MyData物件直接在平行運算的程式中使用，並且沒有特別同步鎖定的話，可能會出現下面的錯誤：

System.IndexOutOfRangeException: Index was outside the bounds of the array.
   at System.Collections.Generic.List`1.Enumerator.MoveNext()

而在.NET Framework 4.0 的程式當中，你可以將 List集合換成 BlockingCollection集合物件：

pulblic class MyData{

public BlockingCollection<byte[]> Data {get; set;}

}

因為 BlockingCollection物件本身就支援執行緒安全，因此直接將BlockingCollection物件使用在平行運算的程式碼當中，就不會有前述的錯誤發生!!!