C#队列Queue详解

一问题

假设：

你在做上位机。

有两个线程：

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线程1（PLC采集线程）

不停读取PLC：

每10ms读取一次数据

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线程2（数据库线程）

负责保存数据：

保存一次需要100ms

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问题来了

PLC数据来的速度：

远远快于数据库保存速度

怎么办？

二解决办法：队列缓冲

先存起来，搞一个队列出来，PLC线程只负责采集数据，然后放入队列，数据库线程，慢慢从队列中取数据，保存到数据库

这就是生产者消费者模型

三普通队列Queue

3.1.场景

平常存数据用，集合，数组，数据库都是随便查，随便删，随机访问。

而队列不支持随机访问，只能先进先出

场景1：消息排队、

• 聊天消息接收
• 订单处理
• 日志写入
• 后台任务排队
• 游戏技能释放队列

场景 2：广度优先搜索 BFS（算法）

比如迷宫寻路、层级遍历，必须用队列。

场景 3：异步任务排队

比如：

• 上传文件队列
• 打印队列
• 接口请求限流队列

这些都是必须排队的业务。

3.2特点

• 只能从尾部加数据
• 只能从头部取数据
• 不能随机访问（不能取第 3 个、第 5 个）
• 按顺序处理
• 内部自动扩容
• 配合 BFS（广度优先）必用

3.3核心方法

方法	作用
Enqueue(item)	把数据加到队尾
Dequeue()	取出并删除队首数据
Peek()	查看队首，但不删除
Clear()	清空队列
Contains(item)	判断是否包含某个数据

额外常用：

• Count：队列里有多少个数据

3.4实例

// 1. 创建队列
Queue<string> queue = new Queue<string>();

// 2. 入队（加到尾部）
queue.Enqueue("第1个人");
queue.Enqueue("第2个人");
queue.Enqueue("第3个人");

// 现在队列：第1 → 第2 → 第3


// 3. 查看队首（不删除）
string first = queue.Peek(); 
Console.WriteLine(first); // 输出：第1个人


// 4. 出队（取出并删除队首）
string a = queue.Dequeue(); // 取出：第1个人
string b = queue.Dequeue(); // 取出：第2个人

// 现在队列只剩：第3个人


// 5. 遍历队列（不会删除数据）
foreach(var item in queue)
{
    Console.WriteLine(item);
}

四多线程安全队列ConcurrentQuenue

4.1用途

ConcurrentQueue = 线程安全的队列 专门给多线程、并发场景用的。

如果：

• 线程 A：往队列加数据
• 线程 B：从队列取数据

普通 Queue 会直接崩溃、数据丢失、卡死

ConcurrentQueue 就是为了解决这个问题诞生的！

4.2特点

1. 线程安全
2. 先进先出
3. 无锁/轻量级锁
4. 不能修改中间元素
5. 不能随机访问
6. 配合多线程BFS也能用

4.3核心方法

方法	作用
Enqueue(item)	加到队尾（和普通 Queue 一样）
TryDequeue(out item)	尝试取出队首，并删除（安全取出）
TryPeek(out item)	尝试查看队首，不删除
IsEmpty	判断队列是否为空
Count	元素数量（不推荐频繁用）

**为什么带 Try？**多线程时，可能刚好被别的线程取走了，所以要 "尝试取"。

4.4实例

// 1. 创建并发队列
ConcurrentQueue<int> queue = new ConcurrentQueue<int>();

// 2. 入队（和普通一样）
queue.Enqueue(10);
queue.Enqueue(20);
queue.Enqueue(30);

// 3.  Try 取出队首（安全！）
if (queue.TryDequeue(out int result))
{
    Console.WriteLine("取出：" + result); // 10
}

// 4. Try 查看队首（不删除）
if (queue.TryPeek(out int first))
{
    Console.WriteLine("队首是：" + first); // 20
}

// 5. 判断空
bool empty = queue.IsEmpty;

4.5场景实例

// 并发队列
ConcurrentQueue<string> taskQueue = new ConcurrentQueue<string>();

// 生产者线程：往队列加任务
Task.Run(() =>
{
    for (int i = 1; i <= 5; i++)
    {
        taskQueue.Enqueue("任务" + i);
        Console.WriteLine("生产：任务" + i);
        Task.Delay(300).Wait();
    }
});

// 消费者线程：从队列取任务
Task.Run(() =>
{
    while (true)
    {
        if (taskQueue.TryDequeue(out string task))
        {
            Console.WriteLine("处理：" + task);
        }
        Task.Delay(200).Wait();
    }
});

Console.ReadLine();