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开发过程中经常会碰到这样的场景:需要从一个地方获取一些数据,然后处理数据并将其保存在数据库中。

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private void FetchData() {}
private void SaveData() {}
static void Main(string[] args)
{
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        FetchData();  // 获取数据
        SaveData();  // 处理并保存
    }
}

例如上述代码例子这样顺序执行,执行会很慢,原因是获取数据和处理并保存的过程都可能导致阻塞,然而FetchData()每次取数据并不需要等待上一条数据保存完成再进行。

这样的场景非常适合用生产者消费者队列:生产者就是FetchData(),用来生产数据;消费者SaveData(),用来消费数据。

举个实际例子,我们需要通过一个Web Api获取一些城市的天气情况,并将其保存到数据库中。

实现方式:

  1. 需要一个任务队列,生产者可以向队列中插入任务,消费者可以从任务队列中取出任务来执行。
  2. 为保证线程安全,使用一个锁来保护这个队列的访问。
  3. 制定一个退出策略,在所有任务完成时释放资源。

下边是实现的完整代码:

  1. class Program
  2. {
  3. // 任务队列
  4. static Queue<string> _tasks = new Queue<string>();
  5.  
  6. // 为保证线程安全,使用一个锁来保护_task的访问
  7. readonly static object _locker = new object();
  8.  
  9. // 通过 _wh 给工作线程发信号
  10. static EventWaitHandle _wh = new AutoResetEvent(false);
  11.  
  12. static Thread _worker;
  13.  
  14. static void Main(string[] args)
  15. {
  16. // 需要获取天气情况的城市对应代码
  17. var cityIds = new List<int> {101280601, 101010100, 101020100, 101110101, 101040100};
  18.  
  19. // 任务开始,启动工作线程
  20. _worker = new Thread(Work);
  21. _worker.Start();
  22.  
  23. // 生产者将数据插入队里中,并给工作线程发信号
  24. foreach (var cityId in cityIds)
  25. EnqueueTask(FetchData(cityId));
  26.  
  27. // 任务结束
  28. Dispose();
  29. }
  30.  
  31. /// <summary>执行工作</summary>
  32. static void Work()
  33. {
  34. while (true)
  35. {
  36. string work = null;
  37. lock (_locker)
  38. {
  39. if (_tasks.Count > 0)
  40. {
  41. work = _tasks.Dequeue(); // 有任务时,出列任务
  42.  
  43. if (work == null) // 退出机制:当遇见一个null任务时,代表任务结束
  44. return;
  45. }
  46. }
  47.  
  48. if (work != null)
  49. SaveData(work); // 任务不为null时,处理并保存数据
  50. else
  51. _wh.WaitOne(); // 没有任务了,等待信号
  52. }
  53. }
  54.  
  55. /// <summary>插入任务</summary>
  56. static void EnqueueTask(string task)
  57. {
  58. lock (_locker)
  59. _tasks.Enqueue(task); // 向队列中插入任务
  60.  
  61. _wh.Set(); // 给工作线程发信号
  62. }
  63.  
  64. /// <summary>结束释放</summary>
  65. static void Dispose()
  66. {
  67. EnqueueTask(null); // 插入一个Null任务,通知工作线程退出
  68. _worker.Join(); // 等待工作线程完成
  69. _wh.Close(); // 释放资源
  70. }
  71.  
  72. /// <summary>获取数据</summary>
  73. static string FetchData(int cityId)
  74. {
  75. var wc = new WebClient { Encoding = Encoding.UTF8 };
  76. var url = string.Format("http://www.weather.com.cn/adat/sk/{0}.html", cityId);
  77.  
  78. return wc.DownloadString(url);
  79. }
  80.  
  81. /// <summary>处理保存</summary>
  82. static void SaveData(string data)
  83. {
  84. var weatherInfo = (JsonConvert.DeserializeObject(data, typeof(Dictionary<string, Weatherinfo>)) as Dictionary<string, Weatherinfo>)["weatherinfo"];
  85.  
  86. Console.WriteLine("[{0}]:{1} 气温({2}) 风向({3}) 风力({4})", weatherInfo.Time, weatherInfo.City, weatherInfo.Temp, weatherInfo.Wd, weatherInfo.Ws);
  87.  
  88. Thread.Sleep(200); // 模拟数据保存
  89. }
  90. }
  91.  
  92. public class Weatherinfo
  93. {
  94. public string City { get; set; }
  95. public string Temp { get; set; }
  96. public string Time { get; set; }
  97. public string Wd { get; set; }
  98. public string Ws { get; set; }
  99. }
  100. }

解释:

  1. Main方法中,我们首先启动了一个工作线程,由于此时队列中没有任务,因此工作线程在等待信号。
  2. 通过EnqueueTask向队列中插入任务,并通过等待句柄_wh发信号给工作线程,工作线程收到信号后就开始执行处理保存。
  3. 当生产者获取完所有数据时,插入null任务,并等待工作线程完成。工作线程最后执行到null任务时退出。

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