Потокобезопасные коллекции

В .NET Framework 4 введено пространство имен System.Collections.Concurrent, включающее несколько потокобезопасных и масштабируемых классов коллекций. Несколько потоков могут безопасно и эффективно добавлять и удалять элементы из таких коллекций, не требуя при этом дополнительной синхронизации в пользовательском коде. При написании нового кода пользуйтесь классами параллельных коллекций, когда множество потоков будет вести в коллекцию запись параллельно. Если выполняется только чтение из общей коллекции, вы можете использовать классы в пространстве имен System.Collections.Generic. Мы рекомендуем использовать классы коллекций версии 1.0 только в том случае, если вам нужна среда выполнения .NET Framework до версии 1.1 включительно.

Синхронизация потоков в коллекциях .NET Framework версий 1.0 и 2.0

Коллекции, представленные в .NET Framework 1.0, находятся в пространстве имен System.Collections. Эти коллекции, которые содержат часто используемые классы ArrayList и Hashtable, обеспечивают определенную степень потокобезопасности посредством свойства Synchronized, которое создает для коллекции потокобезопасную программу-оболочку. Работа программы оболочки заключается в блокировке всей коллекции при каждой операции добавления или удаления. Поэтому каждый поток, который пытается получить доступ к коллекции, должен ждать своей очереди для получения блокировки. Такой подход не является масштабируемым и может привести к значительному снижению производительности для больших коллекций. Также такой подход не защищен полностью от состояния гонки. Дополнительные сведения см. в статье Синхронизация в универсальных коллекциях.

Классы коллекций, представленные в .NET Framework 2.0, находятся в пространстве имен System.Collections.Generic. К ним относятся List<T>, Dictionary<TKey,TValue> и др. Эти классы отличаются улучшенной безопасностью типа и производительностью по сравнению с классами .NET Framework 1.0. Однако классы коллекций .NET Framework 2.0 не обеспечивают синхронизацию потоков. Пользовательский код должен обеспечивать всю синхронизацию при параллельном добавлении элементов в несколько потоков или удалении элементов из них.

Рекомендуем использовать классы многопоточных коллекций .NET Framework 4, так как они обеспечивают не только безопасность типа, как у классов .NET Framework 2.0, но и большую эффективность и более полную потокобезопасность по сравнению с коллекциями .NET Framework 1.0.

Механизм блокировки мелких фрагментов данных и механизм, свободный от блокировки

Некоторые типы многопоточных коллекций используют упрощенные механизмы синхронизации, например SpinLock, SpinWait, SemaphoreSlim и CountdownEvent, которые впервые введены в .NET Framework 4. Эти типы синхронизации обычно используют цикличную работу для коротких промежутков перед помещением потока в фактическое состояние ожидания. При условии, что время ожидания предполагается очень коротким, цикличность требует значительно меньших затрат компьютерных ресурсов, чем ожидание, которое включает в себя переход в режим ядра, требующий больших затрат компьютерных ресурсов. Для классов коллекций, которые используют цикличность, эта эффективность означает, что множество потоков могут добавлять и удалять большое количество элементов. Дополнительные сведения о цикличности и блокировках см. в статья SpinLock и SpinWait.

Классы ConcurrentQueue<T> и ConcurrentStack<T> не используют блокировку. Вместо этого они используют операции класса Interlocked для обеспечения потокобезопасности.

В следующей таблице перечислены типы коллекций в пространстве имен System.Collections.Concurrent.

См. также

Справочник

System.Collections.Concurrent