是否有类似异步BlockingCollection <T>的东西？

Question 1

我想await基于BlockingCollection<T>.Take()异步的结果，所以我不阻塞线程。寻找这样的事情：

var item = await blockingCollection.TakeAsync();

我知道我可以这样做：

var item = await Task.Run(() => blockingCollection.Take());

但这有点使整个想法付诸东流，因为（的ThreadPool）另一个线程被阻塞了。

还有其他选择吗？

Question 2

我知道有四种选择。

第一个是Channels，它提供了一个支持异步Read和Write操作的线程安全队列。通道经过高度优化，如果达到阈值，可以选择支持丢弃某些项目。

下一个BufferBlock<T>来自TPL Dataflow。如果您只有一个使用者，则可以使用OutputAvailableAsync或ReceiveAsync，或仅将其链接到ActionBlock<T>。有关更多信息，请参阅我的博客。

最后两个是我创建的类型，可在AsyncEx库中使用。

AsyncCollection<T>与async几乎相等BlockingCollection<T>，能够包装并发的生产者/消费者集合，例如ConcurrentQueue<T>或ConcurrentBag<T>。您可以TakeAsync用来异步使用集合中的项目。有关更多信息，请参阅我的博客。

AsyncProducerConsumerQueue<T>是更可移植的async兼容生产者/消费者队列。您可以DequeueAsync用来异步使用队列中的项目。有关更多信息，请参阅我的博客。

这些选择的最后三个允许同步和异步放置。

Question 3

...或者您可以执行以下操作：

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

public class AsyncQueue<T>
{
    private readonly SemaphoreSlim _sem;
    private readonly ConcurrentQueue<T> _que;

    public AsyncQueue()
    {
        _sem = new SemaphoreSlim(0);
        _que = new ConcurrentQueue<T>();
    }

    public void Enqueue(T item)
    {
        _que.Enqueue(item);
        _sem.Release();
    }

    public void EnqueueRange(IEnumerable<T> source)
    {
        var n = 0;
        foreach (var item in source)
        {
            _que.Enqueue(item);
            n++;
        }
        _sem.Release(n);
    }

    public async Task<T> DequeueAsync(CancellationToken cancellationToken = default(CancellationToken))
    {
        for (; ; )
        {
            await _sem.WaitAsync(cancellationToken);

            T item;
            if (_que.TryDequeue(out item))
            {
                return item;
            }
        }
    }
}

简单，功能齐全的异步FIFO队列。

注意：SemaphoreSlim.WaitAsync.NET 4.5之前已添加，但这并不是那么简单。

Question 4

这是BlockingCollection支持等待的的非常基本的实现，但缺少许多功能。它使用该AsyncEnumerable库，从而使8.0之前的C＃版本可以进行异步枚举。

public class AsyncBlockingCollection<T>
{ // Missing features: cancellation, boundedCapacity, TakeAsync
    private Queue<T> _queue = new Queue<T>();
    private SemaphoreSlim _semaphore = new SemaphoreSlim(0);
    private int _consumersCount = 0;
    private bool _isAddingCompleted;

    public void Add(T item)
    {
        lock (_queue)
        {
            if (_isAddingCompleted) throw new InvalidOperationException();
            _queue.Enqueue(item);
        }
        _semaphore.Release();
    }

    public void CompleteAdding()
    {
        lock (_queue)
        {
            if (_isAddingCompleted) return;
            _isAddingCompleted = true;
            if (_consumersCount > 0) _semaphore.Release(_consumersCount);
        }
    }

    public IAsyncEnumerable<T> GetConsumingEnumerable()
    {
        lock (_queue) _consumersCount++;
        return new AsyncEnumerable<T>(async yield =>
        {
            while (true)
            {
                lock (_queue)
                {
                    if (_queue.Count == 0 && _isAddingCompleted) break;
                }
                await _semaphore.WaitAsync();
                bool hasItem;
                T item = default;
                lock (_queue)
                {
                    hasItem = _queue.Count > 0;
                    if (hasItem) item = _queue.Dequeue();
                }
                if (hasItem) await yield.ReturnAsync(item);
            }
        });
    }
}

用法示例：

var abc = new AsyncBlockingCollection<int>();
var producer = Task.Run(async () =>
{
    for (int i = 1; i <= 10; i++)
    {
        await Task.Delay(100);
        abc.Add(i);
    }
    abc.CompleteAdding();
});
var consumer = Task.Run(async () =>
{
    await abc.GetConsumingEnumerable().ForEachAsync(async item =>
    {
        await Task.Delay(200);
        await Console.Out.WriteAsync(item + " ");
    });
});
await Task.WhenAll(producer, consumer);

输出：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

更新：随着C＃8的发布，异步枚举已成为内置语言功能。所需的类（IAsyncEnumerable，IAsyncEnumerator）嵌入.NET 3.0核心，和可供作为封装用于.NET框架4.6.1+（Microsoft.Bcl.AsyncInterfaces）。

这是一个替代GetConsumingEnumerable实现，具有新的C＃8语法：

public async IAsyncEnumerable<T> GetConsumingEnumerable()
{
    lock (_queue) _consumersCount++;
    while (true)
    {
        lock (_queue)
        {
            if (_queue.Count == 0 && _isAddingCompleted) break;
        }
        await _semaphore.WaitAsync();
        bool hasItem;
        T item = default;
        lock (_queue)
        {
            hasItem = _queue.Count > 0;
            if (hasItem) item = _queue.Dequeue();
        }
        if (hasItem) yield return item;
    }
}

请注意await和yield在同一方法中共存。

用法示例（C＃8）：

var consumer = Task.Run(async () =>
{
    await foreach (var item in abc.GetConsumingEnumerable())
    {
        await Task.Delay(200);
        await Console.Out.WriteAsync(item + " ");
    }
});

注意await之前的foreach。

Question 5

如果您不介意一点技巧，可以尝试这些扩展。

public static async Task AddAsync<TEntity>(
    this BlockingCollection<TEntity> Bc, TEntity item, CancellationToken abortCt)
{
    while (true)
    {
        try
        {
            if (Bc.TryAdd(item, 0, abortCt))
                return;
            else
                await Task.Delay(100, abortCt);
        }
        catch (Exception)
        {
            throw;
        }
    }
}

public static async Task<TEntity> TakeAsync<TEntity>(
    this BlockingCollection<TEntity> Bc, CancellationToken abortCt)
{
    while (true)
    {
        try
        {
            TEntity item;

            if (Bc.TryTake(out item, 0, abortCt))
                return item;
            else
                await Task.Delay(100, abortCt);
        }
        catch (Exception)
        {
            throw;
        }
    }
}