Task Parallel Library で producer-consumer パターン

.NET Framework 4 になり Task Parallel Library (TPL) が追加され，並列処理が容易に行えるようになりました。

並列プログラミングでよく用いられるパターンに producer-consumer パターンがあります。 TPL を用いた producer-consumer の例を紹介します。

var random = new Random();
var queue = new ConcurrentQueue<Person>();
bool closed = false;
int proceeds = 0;
 
Action producer = () =>
{
   do
   {
      int money;
      lock (random)
      {
         money = random.Next(1000, 10000);
         if (random.NextDouble() > 0.99)
         {
            closed = true;
         }
      }
      Person customer = new Person() { PocketMoney = money };
      queue.Enqueue(customer);
   } while (!closed);
};
Action consumer = () =>
{
   Person customer;
   while (!closed || !queue.IsEmpty)
   {
      if (queue.TryDequeue(out customer))
      {
         int take;
         lock (random)
         {
            take = random.Next(customer.PocketMoney);
         }
         Interlocked.Add(ref proceeds, take);
      }
   }
};
 
Parallel.Invoke(producer, consumer, consumer);
Console.WriteLine("売上金: {0:#,0}円", proceeds);
 
class Person
{
   public int PocketMoney { get; set; }
}

producer は顧客が待ち行列を作って店に並ぶイメージです。 consumer は顧客に応対してポケットマネーを頂戴します。最終的に consumer が稼いだ金額の合計をコンソールに出力します。ここでは 1-producer-N-consumer の例を示していますが，もちろん 1-1 や N-N に対応することも容易です。

この例では ConcurrentQueue クラスを用いていますが，他にもいくつかのスレッドセーフなコレクションが System.Collections.Concurrent 名前空間に定義されています。個人的な感想としては，順序を規定しないコレクションである ConcurrentBag クラスが用意されているのが使いやすくて良いと思います。

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