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.NET幫助

C# Concurrentdictionary(它是如何運作的開發者用途)

在 C# 中使用多執行緒應用程式時,維護資料的完整性至關重要,尤其是當您使用 IronPDF 之類的函式庫來快速產生 PDF 文件時。 ConcurrentDictionary<tkey, tvalue> 類提供了一個線程安全的集合,即使在多個線程同時執行插入、更新或查詢等作業時,也能有效地管理鍵和值對。

在本指南中,我們將探討 ConcurrentDictionary 如何運作、如何與 IronPDF 整合以進行 並行 PDF 處理,以及每位 .NET 開發人員都需要瞭解的關鍵類型、線程安全,以及處理既有關鍵或確保資料一致性等常見陷阱。

什麼是 C# 中的 ConcurrentDictionary?

ConcurrentDictionary<tkey, tvalue> 類是 System.Collections.Concurrent 命名空間的一部分,是專為高效能、線程安全操作而設計的一般集合。 與一般字典不同,它允許多個線程安全地存取和修改集合,而不會鎖定整個結構。

ConcurrentDictionary<string, string> 的新實例可能會是這樣:

var dictionary = new ConcurrentDictionary<string, string>();
var dictionary = new ConcurrentDictionary<string, string>();
Dim dictionary = New ConcurrentDictionary(Of String, String)()
$vbLabelText   $csharpLabel

您可以根據特定的使用情況,自行定義 TKey 和 TValue 類型,例如快取已渲染的 PDF 檔案路徑或追蹤並發的 PDF 生成工作。

為何使用 IronPDF 的 ConcurrentDictionary?

假設您正在建立一個程式,使用 IronPDF 為數以千計的使用者產生個人化的發票。 如果每個線程都需要呈現一個文件並儲存其結果,一般的字典就會引發競賽條件或在鍵已經存在時產生異常。

使用 ConcurrentDictionary 可確保:

  • 跨線程資料一致性
  • 高效讀寫
  • 預防未知程式碼錯誤
  • 當多個線程在不同的鍵上操作時,零鎖定開銷

常用方法及其在 IronPDF 中的使用。

讓我們來分解使用 IronPDF 渲染情境的主要方法。

GetOrAdd 方法:擷取或新增金鑰。

此方法會檢查指定的關鍵字是否存在。 否則就會增加新的價值。

var filePath = pdfCache.GetOrAdd(userId, id => GeneratePdfForUser(id));
var filePath = pdfCache.GetOrAdd(userId, id => GeneratePdfForUser(id));
Dim filePath = pdfCache.GetOrAdd(userId, Function(id) GeneratePdfForUser(id))
$vbLabelText   $csharpLabel
  • 確保線程安全
  • 避免重複渲染
  • 返回給定鍵的關聯值

AddOrUpdate 方法:優雅地處理現有值。

此方法可讓您在鍵存在的情況下更新值,或新增鍵值對。

pdfCache.AddOrUpdate(userId,
    id => GeneratePdfForUser(id),
    (id, existingValue) => UpdatePdfForUser(id, existingValue));
pdfCache.AddOrUpdate(userId,
    id => GeneratePdfForUser(id),
    (id, existingValue) => UpdatePdfForUser(id, existingValue));
pdfCache.AddOrUpdate(userId, Function(id) GeneratePdfForUser(id), Function(id, existingValue) UpdatePdfForUser(id, existingValue))
$vbLabelText   $csharpLabel
  • 管理現有關鍵邏輯
  • 確保在並發狀態下存取的成員是安全的

TryAdd 方法:如果關鍵不存在則新增。

此方法嘗試新增一個值,並返回一個表示成功的布林值。

bool added = pdfCache.TryAdd(userId, pdfBytes);
if (!added)
{
    Console.WriteLine("PDF already cached.");
}
bool added = pdfCache.TryAdd(userId, pdfBytes);
if (!added)
{
    Console.WriteLine("PDF already cached.");
}
Dim added As Boolean = pdfCache.TryAdd(userId, pdfBytes)
If Not added Then
	Console.WriteLine("PDF already cached.")
End If
$vbLabelText   $csharpLabel
  • 完美避免衝突
  • 如果插入成功,方法返回 true

使用案例表:ConcurrentDictionary 方法

C# Concurrentdictionary (How it Works for Developers):圖 1 - 使用案例表

效能最佳化

ConcurrentDictionary 支援透過建構器來調整:

int concurrencyLevel = 4;
int initialCapacity = 100;
var dictionary = new ConcurrentDictionary<string, byte[]>(concurrencyLevel, initialCapacity);
int concurrencyLevel = 4;
int initialCapacity = 100;
var dictionary = new ConcurrentDictionary<string, byte[]>(concurrencyLevel, initialCapacity);
Dim concurrencyLevel As Integer = 4
Dim initialCapacity As Integer = 100
Dim dictionary = New ConcurrentDictionary(Of String, Byte())(concurrencyLevel, initialCapacity)
$vbLabelText   $csharpLabel
  • concurrencyLevel:預期的線程數 (default = 預設的並發等級)
  • initialCapacity:預期元素數量 (預設初始容量)

正確設定這些可以提高吞吐量並減少多個線程間的爭用。

預防按鍵衝突和預設值的問題

當鍵不存在時,像 TryGetValue 之類的操作可以回傳該類型的預設值:

if (!pdfCache.TryGetValue(userId, out var pdf))
{
    pdf = GeneratePdfForUser(userId); // Second call
}
if (!pdfCache.TryGetValue(userId, out var pdf))
{
    pdf = GeneratePdfForUser(userId); // Second call
}
Dim pdf As var
If Not pdfCache.TryGetValue(userId, pdf) Then
	pdf = GeneratePdfForUser(userId) ' Second call
End If
$vbLabelText   $csharpLabel

這可保障您的程式碼不受不明程式碼或 null 參照的影響。 在假定存在之前,請務必檢查特定的值。

實用範例:線程安全的 IronPDF 報告產生器。

using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Threading.Tasks;
using IronPdf;
public class Program
{
    static ConcurrentDictionary<string, byte[]> pdfReports =
        new ConcurrentDictionary<string, byte[]>();
    static void Main(string[] args)
    {
        // Simulated user list with HTML content
        var users = new List<User>
        {
            new User { Id = "user1", HtmlContent = "<h1>Report for User 1</h1>" },
            new User { Id = "user2", HtmlContent = "<h1>Report for User 2</h1>" },
            new User { Id = "user3", HtmlContent = "<h1>Report for User 3</h1>" }
        };
        // Generate PDFs concurrently
        var renderer = new ChromePdfRenderer();
        Parallel.ForEach(users, user =>
        {
            var pdf = pdfReports.GetOrAdd(user.Id, id =>
            {
                var pdfDoc = renderer.RenderHtmlAsPdf(user.HtmlContent);
                return pdfDoc.BinaryData;
            });
            SaveToFile(pdf, $"{user.Id}.pdf");
        });
        Console.WriteLine("PDF generation complete.");
    }
    // Utility method to write PDF binary data to file
    static void SaveToFile(byte[] pdfBytes, string filePath)
    {
        File.WriteAllBytes(filePath, pdfBytes);
        Console.WriteLine($"Saved: {filePath}");
    }
}
// Simple user class with ID and HTML content
public class User
{
    public string Id { get; set; }
    public string HtmlContent { get; set; }
}
using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Threading.Tasks;
using IronPdf;
public class Program
{
    static ConcurrentDictionary<string, byte[]> pdfReports =
        new ConcurrentDictionary<string, byte[]>();
    static void Main(string[] args)
    {
        // Simulated user list with HTML content
        var users = new List<User>
        {
            new User { Id = "user1", HtmlContent = "<h1>Report for User 1</h1>" },
            new User { Id = "user2", HtmlContent = "<h1>Report for User 2</h1>" },
            new User { Id = "user3", HtmlContent = "<h1>Report for User 3</h1>" }
        };
        // Generate PDFs concurrently
        var renderer = new ChromePdfRenderer();
        Parallel.ForEach(users, user =>
        {
            var pdf = pdfReports.GetOrAdd(user.Id, id =>
            {
                var pdfDoc = renderer.RenderHtmlAsPdf(user.HtmlContent);
                return pdfDoc.BinaryData;
            });
            SaveToFile(pdf, $"{user.Id}.pdf");
        });
        Console.WriteLine("PDF generation complete.");
    }
    // Utility method to write PDF binary data to file
    static void SaveToFile(byte[] pdfBytes, string filePath)
    {
        File.WriteAllBytes(filePath, pdfBytes);
        Console.WriteLine($"Saved: {filePath}");
    }
}
// Simple user class with ID and HTML content
public class User
{
    public string Id { get; set; }
    public string HtmlContent { get; set; }
}
Imports System
Imports System.Collections.Concurrent
Imports System.Collections.Generic
Imports System.IO
Imports System.Threading.Tasks
Imports IronPdf
Public Class Program
	Private Shared pdfReports As New ConcurrentDictionary(Of String, Byte())()
	Shared Sub Main(ByVal args() As String)
		' Simulated user list with HTML content
		Dim users = New List(Of User) From {
			New User With {
				.Id = "user1",
				.HtmlContent = "<h1>Report for User 1</h1>"
			},
			New User With {
				.Id = "user2",
				.HtmlContent = "<h1>Report for User 2</h1>"
			},
			New User With {
				.Id = "user3",
				.HtmlContent = "<h1>Report for User 3</h1>"
			}
		}
		' Generate PDFs concurrently
		Dim renderer = New ChromePdfRenderer()
		Parallel.ForEach(users, Sub(user)
			Dim pdf = pdfReports.GetOrAdd(user.Id, Function(id)
				Dim pdfDoc = renderer.RenderHtmlAsPdf(user.HtmlContent)
				Return pdfDoc.BinaryData
			End Function)
			SaveToFile(pdf, $"{user.Id}.pdf")
		End Sub)
		Console.WriteLine("PDF generation complete.")
	End Sub
	' Utility method to write PDF binary data to file
	Private Shared Sub SaveToFile(ByVal pdfBytes() As Byte, ByVal filePath As String)
		File.WriteAllBytes(filePath, pdfBytes)
		Console.WriteLine($"Saved: {filePath}")
	End Sub
End Class
' Simple user class with ID and HTML content
Public Class User
	Public Property Id() As String
	Public Property HtmlContent() As String
End Class
$vbLabelText   $csharpLabel

儲存的檔案

C# Concurrentdictionary (How it Works for Developers):圖 2 - 依指定方式儲存的範例檔案

輸出範例

C# Concurrentdictionary (How it Works for Developers):圖 3 - PDF 文件範例

程式碼分解

本範例示範如何結合 ConcurrentDictionary<TKey, TValue> 與 IronPDF,以線程安全的方式產生 PDF。 非常適合多線程同時處理和快取 PDF 檔案的應用程式。

為何選擇 ConcurrentDictionary?

  • 確保以線程安全的方式存取鍵值對。
  • GetOrAdd() 可避免重複產生 PDF。
  • 不需要手動鎖定-完美的高併發性。 如何運作

  • 使用者清單每個人都有 ID 和 HTML。
  • Parallel.ForEach 產生線程來產生 PDF。
  • 每個線程使用 GetOrAdd() 抓取或建立 PDF。
  • PDF 會以使用者的 ID 作為檔案名稱儲存。 Summary

此模式適用於下列情況:

  • 您要同時為許多使用者產生 PDF。
  • 您需要效能線程安全。
  • 您想要 C# 中乾淨、可靠的並發功能。

擴充方法與存取模式

雖然 ConcurrentDictionary 並未揭露所有 LINQ 功能,但您仍可使用擴充方法來查詢數值:

var completedKeys = pdfReports.Keys.Where(k => k.StartsWith("done-")).ToList();
var completedKeys = pdfReports.Keys.Where(k => k.StartsWith("done-")).ToList();
Dim completedKeys = pdfReports.Keys.Where(Function(k) k.StartsWith("done-")).ToList()
$vbLabelText   $csharpLabel

然而,由於字典可能會變更,請避免依賴在迭代過程中複製的元素。 如有需要,請使用 .ToList() 或 .ToArray() 來處理快照。

結論:線程安全與 PDF 自動化的結合。

ConcurrentDictionary<TKey, TValue> 非常適用於多執行緒需要同時讀取/寫入鍵值對的情況,使其成為多執行緒應用程式中 IronPDF 的完美搭配。

無論是快取已渲染的 PDF、追蹤作業狀態,或是防止多餘的作業,使用此線程安全集合可確保您的邏輯擴充效能與可靠性。

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常見問題解答

ConcurrentDictionary 如何提升多執行緒 C# 應用程式的效能?

ConcurrentDictionary 可增強多執行緒 C# 應用程式的效能,允許多執行緒同時執行插入、更新和查詢等作業,而不需要外部鎖,因此可維持資料的完整性。

在 IronPDF 中使用 ConcurrentDictionary 有什麼意義?

將 ConcurrentDictionary 與 IronPDF 搭配使用意義重大,因為它允許在並行 PDF 處理過程中以線程安全的方式管理資料,確保在多執行緒環境中有效率地產生 PDF 且不會發生資料衝突。

ConcurrentDictionary 可以用來管理 C# 中的並發 PDF 產生嗎?

是的,ConcurrentDictionary 可以用來管理 C# 中的並發 PDF 生成,方法是確保在多個線程中安全地處理操作,提高 PDF 生成過程的效率和可靠性。

為什麼在 C# 中產生 PDF 時線程安全很重要?

在 C# 中產生 PDF 時,線程安全非常重要,可防止資料損毀並確保一致的輸出,尤其是當多個線程參與 PDF 文件的動態建立和修改時。

使用 ConcurrentDictionary 可以同時執行哪些操作?

使用 ConcurrentDictionary 可以同時執行插入、更新、查詢和刪除等作業,因此非常適合需要線程安全資料管理的高效能應用程式。

IronPdf 如何處理並發操作?

IronPDF 利用 ConcurrentDictionary 之類的線程安全集合處理並發作業,可在不危及資料完整性的情況下,跨多個線程進行高效的 PDF 處理和資料管理。

使用 ConcurrentDictionary 時,有必要實作外部鎖定嗎?

不,使用 ConcurrentDictionary 時不需要實作外部鎖定,因為它的設計本身就是線程安全的,可在內部管理並發作業。

開發人員如何在 C# 應用程式中最佳化 PDF 處理?

開發人員可以在 C# 應用程式中透過整合 ConcurrentDictionary 之類的線程安全集合與 IronPDF 之類的函式庫來優化 PDF 處理,從而實現高效且可靠的 PDF 文件平行處理。

Jacob Mellor, Team Iron 首席技术官
首席技术官

Jacob Mellor 是 Iron Software 的首席技術官,作為 C# PDF 技術的先鋒工程師。作為 Iron Software 核心代碼的原作者,他自開始以來塑造了公司產品架構,與 CEO Cameron Rimington 一起將其轉變為一家擁有超過 50 名員工的公司,為 NASA、特斯拉 和 全世界政府機構服務。

Jacob 持有曼徹斯特大學土木工程一級榮譽学士工程學位(BEng) (1998-2001)。他於 1999 年在倫敦開設了他的第一家軟件公司,並於 2005 年製作了他的首個 .NET 組件,專注於解決 Microsoft 生態系統內的複雜問題。

他的旗艦產品 IronPDF & Iron Suite .NET 庫在全球 NuGet 被安裝超過 3000 萬次,其基礎代碼繼續為世界各地的開發工具提供動力。擁有 25 年的商業經驗和 41 年的編碼專業知識,Jacob 仍專注於推動企業級 C#、Java 及 Python PDF 技術的創新,同時指導新一代技術領袖。