如何制定此多线程编程方案

本文关键字：编程 方案 多线程 何制定 | 更新日期: 2023-09-27 18:36:08

>我正在尝试使用多线程来遍历树结构。这里的问题是，如果没有HTTP调用，树的结构是未知的（即，HTTP调用将为您提供节点的子级）。因此，我正在尝试使用多线程来增加我们可以发出的 HTTP 请求的吞吐量。

我不知道我们应该如何很好地解决这个问题，所以我先在这里描述我的想法。

最初，我认为它类似于我们通常在BFS中编写的内容，假设我们的并发级别为10。

SemaphoreSlim semaphore = new SemaphoreSlim(10);
Task HTTPGet(Node node) {
  blah blah
  Q.push(childNodes);
}
while (!Q.isEmpty()) {
    Node node = Q.head();
    Q.pop();
    taskList.Add(Task.Start(() => HTTPGet(node));
}

这里的问题是：处理第一个节点后，Q 变为空，整个循环将被终止。所以我觉得我们也需要检查信号量的剩余计数。因此，如果信号量的剩余计数不是 10，则表示某个进程仍在工作，我们应该等待它的进程。

while (!Q.isEmpty() || semaphore.Count != 10) {
    Node node = Q.head();
    Q.pop();
    taskList.Add(Task.Start(() => HTTPGet(node));
}

但显然在第一个节点被弹出后，Q 仍然是空的，我们需要在 while 循环中做一些"等待"以确保我们可以得到节点。

while (!Q.isEmpty() || semaphore.Count != 10) {
    if (Q.isEmpty()) {
       Wait till Q becomes non empty
       or semaphore.Count == 10 again
    }
    Node node = Q.head();
    Q.pop();
    taskList.Add(Task.Start(() => HTTPGet(node));
}

但是这变得如此丑陋，我很确定应该有更好的方法来解决这个问题。我试图在生产者-消费者范式中制定它，但失败了（因为这个时候消费者也将启动更多的生产者）。

有没有更好的方法来解决这个问题？

如何制定此多线程编程方案

通过代码解释更容易，但请注意，这不是我尝试或测试过的东西。这是为了让您在正确的道路上开始

class Program {
    static void Main(string[] args) {
        new Program();
    }
    Program() {
        Node root = new Node("root");
        root.Children = new Node[2];
        root.Children[0] = new Node("child0");
        root.Children[1] = new Node("child1");
        MultiThreadedBFS(root);
    }

    BlockingCollection<Node> Queue = new BlockingCollection<Node>(10); // Limit it to the number of threads
    Node[] HTTPGet(Node parentNode) {
        return parentNode.Children; //your logic to fetch nodes go here
    }
    volatile int ThreadCount;
    void MultiThreadedBFS(Node root) {
        Queue.Add(root);
        // we fetch each node's children on a separate thread. 
        // This means that when all nodes are fetched, there are 
        // no more threads left. That will be our exit criteria
        ThreadCount = 0;
        do {
            var node = FetchNextNode();
            if (node == null)
                break;
            ProcessNode(node);
        } while (true);
    }
    Node FetchNextNode() {
        Node node;
        while (!Queue.TryTake(out node, 100)) {
            if (ThreadCount == 0 && Queue.Count == 0)
                return null; // All nodes have been fetched now
        }
        return node;
    }
    void ProcessNode(Node node) {
        // you can use a threadpool or task here
        new Thread(() => {
            Thread.CurrentThread.Name = "ChildThread";
            ++ThreadCount;
            Debug.WriteLine("Retrieving children for Node: " + node);
            var children = HTTPGet(node);
            foreach (var child in children) {
                Debug.WriteLine("Adding node for further processing: " + node);
                while (!Queue.TryAdd(child, -1))
                    ;
            }
            --ThreadCount;
        }).Start();
    }
    // this is the actual node class that represents the Node on the tree
    [DebuggerDisplay("Name = {Name}")]
    class Node {
        public string Name;
        public Node[] Children = new Node[0];
        public Node(string name) {
            Name = name;
        }
        public override string ToString() {
            return Name;
        }
    }
}

编辑：

我现在更新了程序以修复退出条件和其他一些错误

另外，即使我在这里使用线程，我认为这是使用 async/await 的完美案例。我会让其他人使用 async/await 回答

在从队列中获取之前，使每个线程立即从队列中提取的线程计数器递增。如果该计数器恰好达到线程数，则意味着所有线程都在尝试取消排队，并且不可能有任何正在进行的操作。在这种情况下，会发出所有线程退出的信号。

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