Сохраняет пары "ключ-значение”, а значит, реализует парал лельный словарь ConcurrentQueue Реализует параллельную очередь и соответствующий вариант интерфейса IProducerConsumerCollection ConcurrentStack Реализует параллельный стек и соответствующий вариант ин терфейса IproducerConsumerCollection Как видите, в нескольких классах параллельных коллекций реализуется интер фейс IProducerConsumerCollection. Этот интерфейс также определен в простран стве имен System.Collections.Concurrent. Он служит в качестве расширения интерфейсов IEnumerable, IEnumerable и ICollection. Кроме того, в нем определены методы TryAdd() и TryTake(), поддерживающие шаблон "поставщик- потребитель". (Классический шаблон "поставщик-потребитель" отличается решением двух задач. Первая задача производит элементы коллекции, а другая потребляет их.) Метод TryAdd() пытается добавить элемент в коллекцию, а метод TryTake() — уда лить элемент из коллекции. Ниже приведены формы объявления обоих методов. bool TryAdd(Т item) bool TryTake(out T item) Метод TryAdd() возвращает логическое значение true, если в коллекцию добавлен элемент item. А метод TryTake() возвращает логическое значение true, если элемент item удален из коллекции. Если метод TryAdd() выполнен успешно, то элемент item будет содержать объект. (Кроме того, в интерфейсе IProducerConsumerCollection указывается перегружаемый вариант метода СоруТо(), определяемого в интерфейсе ICollection, а также метода ToArray(), копирующего коллекцию в массив.) Параллельные коллекции зачастую применяются в комбинации с библиотекой распараллеливания задач (TPL) или языком PLINQ. В силу особого характера этих кол лекций все их классы не будут рассматриваться далее подробно. Вместо этого на кон кретных примерах будет дан краткий обзор класса BlockingCollection. Усвоив основы построения класса BlockingCollection, вы сможете без особого труда разобраться и в остальных классах параллельных коллекций. В классе BlockingCollection, по существу, реализуется блокирующая оче редь. Это означает, что в такой очереди автоматически устанавливается ожидание лю бых попыток вставить элемент в коллекцию, когда она заполнена, а также попыток удалить элемент из коллекции, когда она пуста. Это идеальное решение для тех си туаций, которые связаны с применением шаблона "поставщик-потребитель". В клас се BlockingCollection реализуются интерфейсы ICollection, IEnumerable, IEnumerable, а также IDisposable. В классе BlockingCollection определяются следующие конструкторы. public BlockingCollection() public BlockingCollection(int boundedCapacity) public BlockingCollection(IProducerConsumerCollection collection) public BlockingCollection(IProducerConsumerCollection collection, int boundedCapacity) В двух первых конструкторах в оболочку класса BlockingCollection заклю чается коллекция, являющаяся экземпляром объекта типа ConcurrentQueue. А в двух других конструкторах можно указать коллекцию, которая должна быть поло жена в основу коллекции типа BlockingCollection. Если указывается параметр boundedCapacity, то он должен содержать максимальное количество объектов, кото рые коллекция должна содержать перед тем, как она окажется заблокированной. Если же параметр boundedCapacity не указан, то коллекция оказывается неограниченной. Помимо методов TryAdd() и TryTake(), определяемых параллельно с теми, что указываются в интерфейсе IProducerConsumerCollection, в классе BlockingCollection определяется также ряд собственных методов. Ниже пред ставлены методы, которые будут использоваться в приведенных далее примерах. public void Add(T item) public T Take() Когда метод Add() вызывается для неограниченной коллекции, он добавляет элемент item, в коллекцию и затем возвращает управление вызывающей части про граммы. А когда метод Add() вызывается для ограниченной коллекции, он блокиру ет доступ к ней, если она заполнена. После того как из коллекции будет удален один элемент или больше, указанный элемент item будет добавлен в коллекцию, и затем произойдет возврат из данного метода. Метод Таkе() удаляет элемент из коллекции и возвращает управление вызывающей части программы. (Имеются также варианты обоих методов, принимающие в качестве параметра признак задачи как экземпляр объекта типа CancellationToken.) Применяя методы Add() и Таке(), можно реализовать простой шаблон "поставщик-потребитель", как показано в приведенном ниже примере программы. В этой программе создается поставщик, формирующий символы от А до Z, а так же потребитель, получающий эти символы. При этом создается коллекция типа BlockingCollection, ограниченная 4 элементами. // Простой пример коллекции типа BlockingCollection. using System; using System.Threading.Tasks; using System.Threading; using System.Collections.Concurrent; class BlockingDemo { static BlockingCollection be; // Произвести и поставить символы от А до Z. static void Producer() { for(char ch = 'A'; ch <= 'Z'; ch++) { be.Add(ch); Console.WriteLine("Производится символ " + ch); } } // Потребить 26 символов. static void Consumer() { for(int i=0; i < 26; i++) Console.WriteLine("Потребляется символ " + bc.Take()); } static void Main() { // Использовать блокирующую коллекцию, ограниченную 4 элементами. be = new BlockingCollection(4); // Создать задачи поставщика и потребителя. Task Prod = new Task(Producer); Task Con = new Task(Consumer); // Запустить задачи. Con.Start(); Prod.Start(); // Ожидать завершения обеих задач. try { Task.WaitAll(Con, Prod); } catch(AggregateException exc) { Console.WriteLine(exc); } finally { Con.Dispose(); Prod.Dispose(); bc.Dispose(); } } } Если запустить эту программу на выполнение, то на экране появится смешанный результат, выводимый поставщиком и потребителем. Отчасти это объясняется тем, что коллекция bc ограничена 4 элементами, а это означает, что в нее может быть до бавлено только четыре элемента, прежде чем ее придется сократить. В качестве экс перимента попробуйте сделать коллекцию bc неограниченной и понаблюдайте за по лученными результатами. В некоторых средах выполнения это приведет к тому, что все элементы коллекции будут сформированы до того, как начнется какое-либо их по требление. Кроме того, попробуйте ограничить коллекцию одним элементом. В этом случае одновременно может быть сформирован лишь один элемент. Для работы с коллекцией типа BlockingCollection может оказаться полез ным и метод CompleteAdding(). Ниже приведена форма его объявления. public void CompleteAdding() Вызов этого метода означает, что в коллекцию не будет больше добавлено ни одно го элемента. Это приводит к тому, что свойство IsAddingComplete принимает логи ческое значение true. Если же коллекция пуста, то свойство IsCompleted принимает логическое значение true, и в этом случае вызовы метода Таке() не блокируются. Ниже приведены формы объявления свойств IsAddingComplete и IsCompleted. public bool IsCompleted { get; } public bool IsAddingComplete { get; } Когда коллекция типа BlockingCollection только начинает формиро ваться, эти свойства содержат логическое значение false. А после вызова метода CompleteAdding() они принимают логическое значение true. Ниже приведен вариант предыдущего примера программы, измененный с целью продемонстрировать применение метода CompleteAdding(), свойства IsCompleted и метода TryTake(). // Применение методов CompleteAdding(), TryTake() и свойства IsCompleted. using System; using System.Threading.Tasks; using System.Threading; using System.Collections.Concurrent; class BlockingDemo { static BlockingCollection bc; // Произвести и поставить символы от А до Z. static void Producer() { for(char ch = 'A'; ch <= 'Z'; ch++) { bc.Add(ch); Console.WriteLine("Производится символ " + ch); } bc.CompleteAdding(); } // Потреблять символы до тех пор, пока их будет производить поставщик. static void Consumer() { char ch; while(!bc.IsCompleted) { if(bc.TryTake(out ch)) Console.WriteLine("Потребляется символ " + ch); } } static void Main() { // Использовать блокирующую коллекцию, ограниченную 4 элементами. bc = new BlockingCollection(4); // Создать задачи поставщика и потребителя. Task Prod = new Task(Producer); Task Con = new Task(Consumer); // Запустить задачи. Con.Start(); Prod.Start(); // Ожидать завершения обеих задач. try { Task.WaitAll(Con, Prod); } catch(AggregateException exc) { Console.WriteLine(exc); } finally { Con.Dispose(); Prod.Dispose(); bc.Dispose(); } } } Этот вариант программы дает такой же результат, как и предыдущий. Главное его отличие заключается в том, что теперь метод Producer() может производить и поставлять сколько угодно элементов. С этой целью он просто вызывает метод CompleteAdding(), когда завершает создание элементов. А метод Consumer() лишь "потребляет" произведенные элементы до тех пор, пока свойство IsCompleted не примет логическое значение true. Несмотря на специфический до некоторой степени характер параллельных кол лекций, предназначенных в основном для параллельного программирования, у них, тем не менее, имеется немало общего с обычными, непараллельными коллекция ми, описанными в предыдущих разделах. Если же вам приходится работать в среде параллельного программирования, то для организации одновременного доступа к данным из нескольких потоков вам, скорее всего, придется воспользоваться параллель ными коллекциями. Сохранение объектов, определяемых пользователем классов, в коллекции Ради простоты приведенных выше примеров в коллекции, как правило, сохраня лись объекты встроенных типов, в том числе int, string и char. Но ведь в коллекции можно хранить не только объекты встроенных типов. Достоинство коллекций в том и состоит, что в них допускается хранить объекты любого типа, включая объекты опреде ляемых пользователем классов. Рассмотрим сначала простой пример применения класса необобщенной коллек ции ArrayList для хранения информации о товарных запасах. В этом классе инкап сулируется класс Inventory. // Простой пример коллекции товарных запасов. using System; using System.Collections; class Inventory { string name; double cost; int onhand; public Inventory(string n, double c, int h) { name = n; cost = c; onhand = h; } public override string ToString() { return String.Format("{0,-10}Стоимость: {1,6:С} Наличие: {2}", name, cost, onhand); } } class InventoryList { static void Main() { ArrayList inv = new ArrayList(); // Добавить элементы в список. inv.Add(new Inventory("Кусачки", 5.95, 3)); inv.Add(new Inventory("Отвертки", 8.29, 2)); inv.Add(new Inventory("Молотки", 3.50, 4)); inv.Add(new Inventory("Дрели", 19.88, 8)); Console.WriteLine("Перечень товарных запасов:"); foreach(Inventory i in inv) { Console.WriteLine(" " + i); } } } При выполнении программы из данного примера получается следующий результат. Перечень товарных запасов: Кусачки Стоимость: $5.95 Наличие: 3 Отвертки Стоимость: $8.29 Наличие: 2 Молотки Стоимость: $3.50 Наличие: 4 Дрели Стоимость: $19.88 Наличие: 8 Обратите внимание на то, что в данном примере программы не потребовалось ни каких специальных действий для сохранения в коллекции объектов типа Inventory. Благодаря тому что все типы наследуют от класса object, в необобщенной коллекции можно хранить объекты любого типа. Именно поэтому в необобщенной коллекции нетрудно сохранить объекты определяемых пользователем классов. Безусловно, это также означает, что такая коллекция не типизирована. Для того чтобы сохранить объекты определяемых пользователем классов в типи зированной коллекции, придется воспользоваться классами обобщенных коллекций. В качестве примера ниже приведен измененный вариант программы из предыдущего примера. В этом варианте используется класс обобщенной коллекции List, а ре зультат получается таким же, как и прежде. // Пример сохранения объектов класса Inventory в // обобщенной коллекции класса List. using System; using System.Collections.Generic; class Inventory { string name; double cost; int onhand; public Inventory(string n, double c, int h) { name = n; cost = c; onhand = h; } public override string ToString() { return String.Format("{0,-10}Стоимость: {1,6:С} Наличие: {2}", name, cost, onhand); } } class TypeSafeInventoryList { static void Main() { List inv = new List(); // Добавить элементы в с