C# 队列和栈 线程安全

队列是其元素以先进先出(FIFO)的方式来处理集合，先入队的元素会先读取。

栈是和队列非常类似的另一个容器，栈和队列最大的区别是后进先出(LIFO)，也可以说成先进后出。

队列在现实生活中的例子数不胜数。例如：排队打饭，排队购买机票，打印队列中等待处理的打印业务等

栈在生活中的例子也不少。例如：物流装车，火车调度等

那么，关于队列和栈在C#的用法介绍如下：

队列主要用法：

栈主要用法：

上述两个图中分别展示了队列：Queue<T>及栈Stack<T>

而在实际的C#编程中，无论是Queue<T>还是Stack<T>都无法保证线程安全，换句话说，他们存在普通集合List<T>存在的并发问题。关于这个问题，大家可以参考我的博客：C# 集合-并发处理-锁OR线程

今天，我写简单写了一个案例，分享给大家，代码如下：

using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace StackQueue
{
    class Program
    {
        public static Queue<Product> productQueue = new Queue<Product>(50000);//定义一个队列-----存在并发风险
        public static Stack<Product> productStack = new Stack<Product>(50000);//定义一个栈-----存在并发风险
        //Net 4.0以后，微软提供了线程安全的先进先出集合 
        public static ConcurrentQueue<Product> productCQ = new ConcurrentQueue<Product>();//无需考虑并发
        //Net 4.0以后，微软提供了线程安全的先进后出集合
        public static ConcurrentStack<Product> productSK = new ConcurrentStack<Product>();//无需考虑并发
        static void Main(string[] args)
        {
            //普通入队操作  存在并发风险
            Task t1 = new TaskFactory().StartNew(RuDui);
            Task t2 = new Task(()=>RuDui());
            t2.Start();
            Task t3 = Task.Factory.StartNew(RuDui);
            Task t4 = Task.Run(() => RuDui());
            Task.WaitAll(t1, t2, t3, t4);
            //
            //
            //普通入栈操作，存在并发风险
            Task t5 = new TaskFactory().StartNew(RuZhan);
            Task t6 = new Task(() => RuZhan());
            t6.Start();
            Task t7 = Task.Factory.StartNew(RuZhan);
            Task t8 = Task.Run(() => RuZhan());
            Task.WaitAll(t5, t6, t7, t8);
            //
            //
            //线程安全的入队操作，无需考虑并发问题<微软底层帮你处理了 ~_~ >
            Task t11 = new TaskFactory().StartNew(RuDuiCC);
            Task t22 = new Task(() => RuDuiCC());
            t22.Start();
            Task t33 = Task.Factory.StartNew(RuDuiCC);
            Task t44 = Task.Run(() => RuDuiCC());
            Task.WaitAll(t11, t22, t33, t44);
            //
            //
            //线程安全的入栈操作，无需考虑并发问题<微软底层帮你处理了 ~_~ >
            Task t55 = new TaskFactory().StartNew(RuZhanCC);
            Task t66 = new Task(() => RuZhanCC());
            t66.Start();
            Task t77 = Task.Factory.StartNew(RuZhanCC);
            Task t88 = Task.Run(() => RuZhanCC());
            Task.WaitAll(t55, t66, t77, t88);
            //
            //
            Console.WriteLine("productQueue队列中共有元素：" + productQueue.Count + "个。实际应该有40000个元素。存在并发风险！");
            Console.WriteLine("productStack栈中共有元素：" + productStack.Count + "个。实际应该有40000个元素。存在并发风险！");
            Console.WriteLine("productCQ队列中共有元素：" + productCQ.Count + "个。实际应该有40000个元素。无需考虑并发风险！");
            Console.WriteLine("productSK栈中共有元素：" + productSK.Count + "个。实际应该有40000个元素。无需考虑并发风险！");
            Console.ReadKey();
        }

        public static void RuDui() //定义一个入队方法  先进先出
        {
            for (int i = 1; i < 10001; i++)
            {
                Product model = new Product() { Name = "商品" + i, Category = "水果", SellPrice = 10 };
                productQueue.Enqueue(model);
            }
        }

        public static void RuZhan() //定义一个入栈方法  先进后出
        {
            for (int i = 1; i < 10001; i++)
            {
                Product model = new Product() { Name = "商品" + i, Category = "水果", SellPrice = 10 };
                productStack.Push(model);
            }
        }

        public static void RuDuiCC() //保证线程安全的入队方法
        {
            for (int i = 1; i < 10001; i++)
            {
                Product model = new Product() { Name = "商品" + i, Category = "水果", SellPrice = 10 };
                productCQ.Enqueue(model);
            }
        }

        public static void RuZhanCC() //保证线程安全的入栈方法
        {
            for (int i = 1; i < 10001; i++)
            {
                Product model = new Product() { Name = "商品" + i, Category = "水果", SellPrice = 10 };
                productSK.Push(model);
            }
        }
    }


    public class Product
    {
        public string Name { get; set; }
        public string Category { get; set; }
        public int SellPrice { get; set; }
    }
}

执行结果如下：

由此可见，Queue<T>入队和Stack<T>入栈都存在并发的问题。

上述代码中，提供了ConcurrentQueue<T> 和 ConcurrentStack<T> 两种全新的队列、栈。代码注释中也提到，这是NETFRM4.0才提出的线程安全队列及栈集合。

换句话说，使用ConcurrentQueue<T> 和 ConcurrentStack<T> 两种全新的队列、栈，无需考虑并发问题！

当然，如果您不习惯使用ConcurrentQueue<T> 和 ConcurrentStack<T> ，那么您也可以结合C# Lock(Object) 进行代码临界，这种加锁的方式也能解决Queue<T>和Stack<T>并发的问题。不过，加锁就意味着额外开销，效率会低一些。

 加锁的方式在我的博客：C# 集合-并发处理-锁OR线程 中都有体现。

 更多兴趣阅读<也是关于队列应用的哦>：C# 定时器和队列结合，卖包子啦，Timer、 AutoResetEvent、 ManualResetEvent

当然，如果遍历队列或者栈，可以使用Foreach(var A in ...)

今天只是做个整理，没什么特别的意义，有兴趣的小虎斑点个赞吧！谢谢！

@陈卧龙的博客