ConcurrentBag — это коллекция в .NET, предназначенная для использования в многопоточных сценариях. Она является частью пространства имен System.Collections.Concurrent и была введена в .NET Framework 4.0.
ConcurrentBag предоставляет неблокирующий способ хранения объектов, что делает её полезной для параллельных вычислений.
Данные в ConcurrentBag хранятся в локальных пулах, которые управляются отдельными потоками. Это позволяет повысить производительность за счет минимизации блокировок и соревнования потоков.
Основные аспекты хранения данных в ConcurrentBag включают:
- Локальные пулы потоков: Каждый поток имеет свой собственный пул, куда он может добавлять элементы. Это уменьшает необходимость синхронизации между потоками, так как каждый поток работает в своем собственном контексте.
- Глобальный пул: Когда поток завершает работу, его локальный пул может быть объединен с глобальным пулом. Другие потоки могут получить доступ к элементам из глобального пула, если их локальные пулы пусты.
- Доступ к элементам: При добавлении элементов поток сначала пытается добавить их в свой локальный пул. При извлечении элементов поток сначала пытается взять их из своего локального пула. Если локальный пул пуст, поток может получить элементы из глобального пула или попытаться "украсть" элементы из локальных пулов других потоков.
Когда использовать ConcurrentBag
- Высокий уровень параллелизма
ConcurrentBag особенно полезна, когда необходимо часто добавлять и извлекать элементы в многопоточной среде. Она оптимизирована для сценариев с высоким уровнем параллелизма, где несколько потоков могут одновременно добавлять и удалять элементы.
- Неупорядоченная коллекция
Если порядок элементов не важен, ConcurrentBag является отличным выбором. Она не гарантирует порядок элементов, что делает её более производительной в сравнении с коллекциями, которые поддерживают порядок, такими как ConcurrentQueue или ConcurrentStack.
- Быстрая вставка и удаление
ConcurrentBag использует локальные пулы для каждого потока, что позволяет быстро вставлять и удалять элементы. Это делает её особенно полезной для короткоживущих объектов и временных данных.
- Поддержка дублирования
ConcurrentBag позволяет добавлять дублирующие элементы. Это полезно в сценариях, где важно сохранить все добавленные элементы, включая дубликаты.
Когда не использовать ConcurrentBag
- Требования к порядку элементов
Если ваша задача требует сохранения порядка элементов, лучше использовать ConcurrentQueue или ConcurrentStack. Эти коллекции обеспечивают соответствующий порядок элементов — FIFO (First-In-First-Out) для ConcurrentQueue и LIFO (Last-In-First-Out) для ConcurrentStack.
- Высокая производительность на чтении
ConcurrentBag оптимизирована для частых вставок и удалений, но может быть менее эффективной для частого чтения данных. Если ваша задача требует частого чтения, рассмотрите другие коллекции, такие как ConcurrentDictionary или ConcurrentQueue.
- Большое количество потоков на извлечение
ConcurrentBag использует локальные пулы для каждого потока, что может привести к неравномерному распределению элементов между потоками. Если в вашем сценарии много потоков пытаются извлечь элементы одновременно, это может привести к ситуации, когда некоторые потоки не смогут найти элементы для извлечения, хотя они есть в других пулах.
- Нет необходимости в дубликатах
Если ваша задача не требует хранения дубликатов, рассмотрите использование коллекций, которые предотвращают дублирование элементов, таких как ConcurrentDictionary или HashSet (с использованием блокировок для потокобезопасности).