如何使使用队列线程的异步方法安全答案

【问题标题】：How to make asynchronous methods that use a queue thread safe如何使使用队列线程的异步方法安全
【发布时间】：2014-11-24 20:58:25
【问题描述】：

我有一项服务可以确保同时显示一个弹出窗口。 AddPopupAsync 可以同时调用，即一个弹出窗口打开，而另外 10 个 AddPopupAsync 请求进入。代码：

public async Task<int> AddPopupAsync(Message message)
{
    //[...]

    while (popupQueue.Count != 0)
    {
        await popupQueue.Peek();
    }

    return await Popup(interaction);
}

但我可以发现由于缺乏线程安全性而可能发生的两件事：

如果队列为空，Peek 会抛出异常
如果线程 A 在 Popup 中的第一条语句之前被抢占，则另一个线程 B 将不会等待待处理的弹出 A，因为队列仍然是空的。

Popup 方法与 TaskCompletionSource 一起使用，在调用其 SetResult 方法之前，会调用 popupQueue.Dequeue()。

我考虑使用ConcurrentQueue 中的原子TryPeek 以使#1 线程安全：

do
{
    Task<int> result;

    bool success = popupQueue.TryPeek(out result);

    if (!success) break;
    await result;
} 
while (true);

然后我读到了AsyncProducerConsumerCollection，但我不确定这是否是最简单的解决方案。

如何以简单的方式确保线程安全？谢谢。

【问题讨论】：

我想你已经回答了你自己的问题。 ConcurrentQueue<T> 有你需要的内置功能。
您当前的语义是所有对AddPopupAsync 的调用在所有弹出窗口都显示之前不会完成（不仅仅是那个特定调用显示的那个）。你确定这是你想要的语义吗？
@Stephen Cleary 因为 PopupView 和 PopupViewModel 是单例，所以每当调用 Popup 时，模态弹出窗口的状态都会改变。这就是我使用队列的原因。
将这种类似于 UI 服务的东西视为 UI 的一部分难道不是很有意义吗？即，仅从 UI 上下文调用 AddPopupAsync？
@Stephen Cleary：如果仅从 UI 线程调用 AddPopupAsync，由于 await 关键字，AddPopupAsync 在工作线程上运行。正确的？您是否想说不需要异步函数，因为 AddPopupAsync 中没有计算绑定的工作，如果不再有异步函数，代码将是线程安全的？

标签： c# .net thread-safety async-await

【解决方案1】：

要简单地添加线程安全，您应该使用ConcurrentQueue。它是队列的线程安全实现，您可以像使用队列一样使用它，而不必担心并发性。

但是，如果您想要一个队列，您可以异步 await（这意味着您在等待时不会忙于等待或阻塞线程），您应该使用 TPL Dataflow 的 BufferBlock，它仅与 AsyncProducerConsumerCollection 非常相似MS 已为您实施：

var buffer = new BufferBlock<int>();
await buffer.SendAsync(3); // Instead of enqueue.
int item = await buffer.ReceiveAsync(); // instead of dequeue.

ConcurrentQueue 对于线程安全来说很好，但在高级别争用中是浪费的。 BufferBlock 不仅是线程安全的，它还为您提供异步协调（通常在消费者和生产者之间）。

【讨论】：

但是 ConcurrentQueue 并不表示使用 ConcurrentQueue 的代码是线程安全的，是吗（请参阅我的问题中的 #2）？
@user4287276 ConcurrentQueue 确保对其方法之一的每次调用本身都是线程安全的。这不是锁定机制。如果您需要在代码中进行同步，您应该使用lock（或AsyncLock，如果合适的话）。
BufferBlock 没有 peek 方法
@ArnoldPistorius 是否有一个TryReceive 方法接受可以用作“窥视”的谓词？