C#集合类(HashTable, Dictionary, ArrayList)与HashTable线程安全

最新推荐文章于 2023-03-10 15:51:02 发布

鹧鸪菜

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分类专栏： C#/VS.Net/Mono

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HashTable 中的 key/value均为 object类型，由包含集合元素的存储桶组成。存储桶是 HashTable中各元素的虚拟子组，与大多数集合中进行的搜索和检索相比，存储桶可令搜索和检索更为便捷。每一存储桶都与一个哈希代码关联，该哈希代码是使用哈希函数生成的并基于该元素的键。 HashTable的优点就在于其索引的方式，速度非常快。如果以任意类型键值访问其中元素会快于其他集合，特别是当数据量特别大的时候，效率差别尤其大。

HashTable的应用场合有：做对象缓存，树递归算法的替代，和各种需提升效率的场合。

// Hashtable sample

System.Collections.Hashtable ht = new System.Collections.Hashtable();

// --Be careful: Keys can't be duplicated, and can't be null----

ht.Add( 1 , " apple " );

ht.Add( 2 , " banana " );

ht.Add( 3 , " orange " );

// Modify item value:

if (ht.ContainsKey( 1 ))

ht[ 1 ] = " appleBad " ;

// The following code will return null oValue, no exception

object oValue = ht[ 5 ];

// traversal 1:

foreach (DictionaryEntry de in ht)

{

Console.WriteLine(de.Key);

Console.WriteLine(de.Value);

}

// traversal 2:

System.Collections.IDictionaryEnumerator d = ht.GetEnumerator();

while (d.MoveNext())

{

Console.WriteLine( " key：{0} value：{1} " , d.Entry.Key, d.Entry.Value);

}

// Clear items

ht.Clear();

Dictionary 和 HashTable内部实现差不多，但前者无需装箱拆箱操作，效率略高一点。

// Dictionary sample

System.Collections.Generic.Dictionary < int , string > fruits =

new System.Collections.Generic.Dictionary < int , string > ();

fruits.Add( 1 , " apple " );

fruits.Add( 2 , " banana " );

fruits.Add( 3 , " orange " );

foreach ( int i in fruits.Keys)

{

Console.WriteLine( " key：{0} value：{1} " , i, fruits);

}

if (fruits.ContainsKey( 1 ))

{

Console.WriteLine( " contain this key. " );

}

ArrayList 是一维变长数组，内部值为 object类型，效率一般：

// ArrayList

System.Collections.ArrayList list = new System.Collections.ArrayList();

list.Add( 1 ); // object type

list.Add( 2 );

for ( int i = 0 ; i < list.Count; i ++ )

{

Console.WriteLine(list[i]);

}

HashTable是经过优化的，访问下标的对象先散列过，所以内部是无序散列的，保证了高效率，也就是说，其输出不是按照开始加入的顺序，而 Dictionary遍历输出的顺序，就是加入的顺序，这点与 Hashtable不同。如果一定要排序 HashTable输出，只能自己实现：

// Hashtable sorting

System.Collections.ArrayList akeys = new System.Collections.ArrayList(ht.Keys); // from Hashtable

akeys.Sort(); // Sort by leading letter

foreach ( string skey in akeys)

{

Console.Write(skey + " : " );

Console.WriteLine(ht[skey]);

}

HashTable 与线程安全 ：

为了保证在多线程的情况下的线程同步访问安全，微软提供了自动线程同步的 HashTable:

如果 HashTable 要允许并发读但只能一个线程写 , 要这么创建 HashTable 实例 :

// Thread safe HashTable

System.Collections.Hashtable htSyn = System.Collections.Hashtable.Synchronized( newSystem.Collections.Hashtable());

这样 , 如果有多个线程并发的企图写 HashTable 里面的 item, 则同一时刻只能有一个线程写 , 其余阻塞 ; 对读的线程则不受影响。

另外一种方法就是使用 lock 语句，但要 lock 的不是 HashTable ，而是其 SyncRoot ；虽然不推荐这种方法，但效果一样的，因为源代码就是这样实现的 :

 
  //Thread safe   
  private   static   System.Collections.Hashtable htCache = new   System.Collections.Hashtable (); 
    
  public   static   void   AccessCache () 
  { 
      lock   ( htCache.SyncRoot ) 
      { 
          htCache.Add ( "key"  , "value"   ); 
    
          //Be careful: don't use foreach to operation on the whole collection   
          //Otherwise the collection won't be locked correctly even though indicated locked   
          //--by MSDN   
      } 
  } 
    
    
  //Is equivalent to 等同于 (lock is equivalent to Monitor.Enter and Exit()   
  public   static   void   AccessCache () 
  { 
      System.Threading.Monitor.Enter ( htCache.SyncRoot ); 
    
      try   
      { 
          /* critical section */   
          htCache.Add ( "key"  , "value"   ); 
    
          //Be careful: don't use foreach to operation on the whole collection   
          //Otherwise the collection won't be locked correctly even though indicated locked   
          //--by MSDN   
      } 
      finally   
      { 
          System.Threading.Monitor.Exit ( htCache.SyncRoot ); 
      } 
  } 
 

引文来源 C#集合类(HashTable, Dictionary, ArrayList)与HashTable线程安全 - Asp.net2.0开发专栏 - 优快云博客

自定义线程安全的Dictionary

我们说一个数据结构是线程安全指的是同一时间只有一个线程可以改写它。这样即使多个线程来访问它，它也不会产生对线程来说很意外的数据。

C#中的Dictionary不是线程安全的，我在下面这个例子中，把一个Dictionary对象作为了全局的static变量。会有多个线程来访问它。所以我需要包装一下.net自带的Dictionrary.

发生冲突的部分无非是写的地方，所以在离写Dictionary最近的地方加一个锁。其他的外层代码可以自带的Dictionary相同了。

我们看Dictionary的实现接口，

syncRoot是自定义SafteDictionary内的互斥对象，哪个线程拿到它才可以对内部的Dictionary进行操作。

比如new Dictionary().Add加一个syncRoot的锁，变成

public void Add(TKey key, TValue value)

{

lock (syncRoot)

{

d.Add(key, value);

}

同一个时间点只能有一个线程能够访问d.Add(key, value);

定义一个全局的SafeDictionray对象，则它不会同时被多个线程操作。

附件中的例子中定义了一个全局的SafeDictionray对象Helper.DicNetStatus，表示IP地址对应设备的连接状态，IP为Key,True/False为Value，在程序启动时有一个DealingData线程不停的在刷新Helper.DicNetStatus的值，每隔1秒刷一次。MainForm是主界面线程。另外有一个MainForm的后台线程DisplayDicStatus不停的在读取Helper.DicNetStatus的值，每隔1秒刷一次，刷一次就反映到界面上来，可以显示出某个IP设备的连接状态。就像QQ列表中根据不同头像显示好友的不同连线状态一样。

总结一下附件例子中涉及到的知识点：

1，如果解决多线程操作某个全局数据对象的问题。解决方法：自定义一个线程安全的数据对象类。

2，如何跨线程调用界面控件。解决方法:this.Invoke(设置界面控件的代理)

附上代码，请指正。 SafeDictionary的例子