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適用於平行程式設計的資料結構

  • 發行項

.NET Framework 4 版引進數個在平行程式設計中很有用的新型別，包括一組並行集合類別、輕量型同步處理基本型別和用於延遲初始設定的型別。 您可以將這些型別用於任何多執行緒的應用程式程式碼中，包括工作平行程式庫和 PLINQ。

並行集合類別

System.Collections.Concurrent 命名空間中的集合類別提供具備執行緒安全的加入和移除作業，可以盡量避免鎖定，並在需要鎖定時採用細部鎖定。 與 .NET Framework 1.0 版和 2.0 版中所引進的集合不同，並行集合類別並不需要使用者程式碼在存取項目時取得任何鎖定。 在多個執行緒於集合中加入和移除項目的案例中，並行集合類別可以提供遠高於 System.Collections.ArrayList 和 System.Collections.Generic.List<T> (搭配使用者實作的鎖定) 等其他型別的效能。

下表列出新的並行集合類別：

型別

說明

System.Collections.Concurrent.BlockingCollection<T>

提供安全執行緒集合適用的封鎖和界限容量，此集合會實作 System.Collections.Concurrent.IProducerConsumerCollection<T>。 如果沒有位置可用或是集合已滿，則 Producer 執行緒會封鎖。 如果集合是空的，則 Consumer 執行緒會封鎖。 這個型別也支援讓消費者與生產者進行非封鎖性存取。 BlockingCollection<T> 可以做為基底類別或備份存放區，以提供封鎖和界限給任何支援 IEnumerable<T> 的集合類別。

System.Collections.Concurrent.ConcurrentBag<T>

執行緒安全的陣列實作，提供可擴充的加入和取得作業。

System.Collections.Concurrent.ConcurrentDictionary<TKey, TValue>

並行和可擴充的字典型別。

System.Collections.Concurrent.ConcurrentQueue<T>

並行和可擴充的 FIFO 佇列。

System.Collections.Concurrent.ConcurrentStack<T>

並行和可擴充的 LIFO 堆疊。

如需詳細資訊，請參閱安全執行緒集合。

同步處理原始物件

System.Threading 命名空間中新的同步處理原始型別可以達到更細部的並行處理，並且透過避免舊版多執行緒程式碼中高度耗費資源的鎖定機制，達到更快的效能。 部分新型別 (例如 System.Threading.Barrier 和 System.Threading.CountdownEvent) 在舊版 .NET Framework 中有沒有對應的版本。

下表列出新的同步處理型別：

型別

說明

System.Threading.Barrier

透過提供一個點讓每個工作告知其已抵達，然後封鎖到部分或所有工作都已抵達為止的方式，讓多個執行緒以平行方式處理演算法。 如需詳細資訊，請參閱 屏障 (.NET Framework)。

System.Threading.CountdownEvent

提供簡易 Rendezvous 機制來簡化分岔和聯結案例。 如需詳細資訊，請參閱 CountdownEvent。

System.Threading.ManualResetEventSlim

與 System.Threading.ManualResetEvent 類似的同步處理基本型別。 ManualResetEventSlim 屬於輕量型基本型別，但只能用於同處理序通訊。 如需詳細資訊，請參閱 ManualResetEvent 和 ManualResetEventSlim。

System.Threading.SemaphoreSlim

同步處理基本型別，限制可以並行存取資源或資源集區的執行緒數目。 如需詳細資訊，請參閱 Semaphore 和 SemaphoreSlim。

System.Threading.SpinLock

互斥鎖定基本型別，會讓嘗試取得鎖定的執行緒先在迴圈中等候 (或「空轉」(Spin)) 一段時間再產生配量。 在預期不需等太久時間來取得鎖定的案例中，SpinLock 會比其他鎖定形式提供更好的效能。 如需詳細資訊，請參閱 SpinLock。

System.Threading.SpinWait

小型、輕量的型別，會空轉一段指定的時間，並在最後超過空轉計數時，讓執行緒進入等候狀態。 如需詳細資訊，請參閱 SpinWait。

如需詳細資訊，請參閱：

延遲初始設定類別

使用延遲初始設定時，只有在需要物件時才會配置物件的記憶體。 延遲初始設定可以將物件的配置均勻分散在程式的整個存留期中，進而改善效能。 您可以透過包裝 Lazy<T> 型別，來針對任何自訂型別啟用延遲初始設定。

下表列出延遲初始設定型別：

型別

說明

System.Lazy<T>

提供輕量、具備執行緒安全的延遲初始設定。

System.Threading.ThreadLocal<T>

以個別執行緒為單位提供延遲初始化值，每個執行緒都會延遲叫用初始設定函式。

System.Threading.LazyInitializer

提供靜態方法，這些方法使得專門配置一個延遲初始設定執行個體變得不再需要。 它們會改用參考來確保所存取的目標已初始化。

如需詳細資訊，請參閱延遲初始設定。

彙總例外狀況

System.AggregateException 型別可用來擷取不同執行緒同時擲回的多個例外狀況，然後將這些例外狀況當成單一例外狀況傳回給聯結的執行緒。 System.Threading.Tasks.Task 和 System.Threading.Tasks.Parallel 型別以及 PLINQ 會廣泛地使用 AggregateException 來達成這個目的。 如需詳細資訊，請參閱 HOW TO：處理工作擲回的例外狀況 和 HOW TO：處理 PLINQ 查詢中的例外狀況。

請參閱

參考

System.Collections.Concurrent

System.Threading

概念

以 .NET Framework 進行平行程式設計