Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
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.NET에서 Producer/Consumer를 구현하는 기초 인터페이스 - IProducerConsumerCollection<T>

IProducerConsumerCollection<T>은,

IProducerConsumerCollection<T> Interface
; https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.collections.concurrent.iproducerconsumercollection-1

public interface IProducerConsumerCollection<T> : IEnumerable<T>, IEnumerable, ICollection
{
    void CopyTo(T[] array, int index);
    T[] ToArray();
    bool TryAdd(T item);
    bool TryTake([MaybeNullWhen(false)] out T item);
}

단순히 생각하면 기존의 ICollection 구현에서 (대표적으로) TryAdd, TryTake와 CopyTo, ToArray 메서드를 추가한 유형입니다. 즉, 이름과 어울릴법한 Producer/Consumer를 위한 특정 메서드가 추가된 것은 아닙니다. 얼핏 인터페이스의 이름만 봐서는 TryAdd/TryTake 메서드를 어떤 식으로 구현해야 할지 감도 잘 안 옵니다.

사실, 엄밀히 말하면 IProducerConsumerCollection<T>보다는 IConcurrentCollection<T>가 더 어울릴 것입니다. 또는 좀 더 직접적으로 말하면 IThreadSafeCollection도 나쁘지 않은 이름입니다. 아마도 그랬다면 TryAdd나 TryTake(를 비롯해 기타 ICollection 구현) 메서드가 thread-safe해야 한다는 것을 단번에 알아챌 수 있었을 것입니다.

물론, 대개의 경우 Producer/Consumer 구현은 스레드에 걸쳐 사용된다는 점에서 그나마 IProducerConsumerCollection의 정당성이 부여됩니다. 가령 A 스레드가 데이터를 생성하고, B 스레드에서 그 데이터를 소비하는 식이므로, 이로 인해 Thread-safe한 성격을 가진 데이터 구조가 필요하고, 그중에서도 Collection인 경우 특별히 IProducerConsumerCollection<T> 인터페이스를 구현하도록 의도한 것입니다.

실제로 "IProducerConsumerCollection<T> Interface" 문서의 예제 코드를 봐도,

public class SafeStack<T> : IProducerConsumerCollection<T>
{
    private readonly object m_lockObject = new object();
    private readonly Stack<T> m_sequentialStack;

    public SafeStack()
    {
        m_sequentialStack = new Stack<T>();
    }

    public SafeStack(IEnumerable<T> collection)
    {
        m_sequentialStack = new Stack<T>(collection);
    }

    public void Push(T item)
    {
        lock (m_lockObject) m_sequentialStack.Push(item);
    }

    public bool TryPop(out T? item)
    {
        bool rval = true;
        lock (m_lockObject)
        {
            if (m_sequentialStack.Count == 0) { item = default(T); rval = false; }
            else
            {
                item = m_sequentialStack.Pop();
            }
        }
        return rval;
    }

    public bool TryTake([MaybeNullWhen(false)] out T item)
    {
        return TryPop(out item);
    }

    public bool TryAdd(T item)
    {
        Push(item);
        return true; // Push doesn't fail
    }

    public T[] ToArray()
    {
        lock (m_lockObject)
        {
            return m_sequentialStack.ToArray();
        }
    }

    public void CopyTo(T[] array, int index)
    {
        lock (m_lockObject) m_sequentialStack.CopyTo(array, index);
    }

    public IEnumerator<T> GetEnumerator()
    {
        lock (m_lockObject)
        {
            return new Stack<T>(m_sequentialStack).GetEnumerator();
        }
    }

    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
    {
        return ((IEnumerable<T>)this).GetEnumerator();
    }

    public bool IsSynchronized
    {
        get { return true; }
    }

    public object SyncRoot
    {
        get { return m_lockObject; }
    }

    public int Count
    {
        get { return m_sequentialStack.Count; }
    }

    public void CopyTo(Array array, int index)
    {
        lock (m_lockObject) ((ICollection)m_sequentialStack).CopyTo(array, index);
    }
}

단순히 기존의 Stack<T> 자료구조에 thread-safe 기능만 얹어 SafeStack<T>를 만들어 IProducerConsumerCollection<T> 인터페이스를 적용하고 있습니다. 또한, 닷넷 BCL의 System.Collections.Concurrent 네임스페이스에서 제공하는 컬렉션도 모두,

System.Collections.Concurrent.ConcurrentBag<T>
System.Collections.Concurrent.ConcurrentQueue<T>
System.Collections.Concurrent.ConcurrentStack<T>

IProducerConsumerCollection<T>을 상속받고 있습니다.

아마 여러분들도 그동안 컬렉션 중에 thread-safe가 필요해서 동기화를 시킨 컬렉션들이 있을 것입니다. 그것들 모두가 잠재적으로는 IProducerConsumerCollection<T> 인터페이스를 상속받아도 무방한 것입니다.




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[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 12/6/2022]

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