.NET 4.0 並行集合新紀元：System.Collections.Concurrent 深度解析

為什麼需要 Concurrent 集合？

傳統集合（List<T> 等）非執行緒安全。多執行緒同時讀寫會拋出 InvalidOperationException（「集合已修改，列舉操作無法執行」）。舊版解法需手動 lock，碼雜且易錯。.NET 4.0 引入無鎖/細粒度鎖的並行集合，簡化多執行緒開發。

核心類型清單

ConcurrentDictionary 亮點：Lambda 值工廠

var td = new ConcurrentDictionary<int, string>();
Func<int, string> gen = i => i.ToString();

Task.Factory.StartNew(() => {
    for (int i=0; i<1000; i++) td.GetOrAdd(i, gen);
});
Task.Factory.StartNew(() => {
    td.AddOrUpdate(0, gen, (k, old) => old + k);
    Console.WriteLine(td[0]);
}).Wait();

• GetOrAdd：鍵不存在時自動呼叫工廠產生值。
• AddOrUpdate：鍵存在時執行更新邏輯，否則新增。
• 免除舊版「檢查後新增」的競態條件與冗長程式碼。

ConcurrentBag：生產者/消費者模式

• 實作 IProducerConsumerCollection<T>，提供下列關鍵方法：
• TryAdd(T) / TryTake(out T)：原子性加入/取出。
• TryPeek(out T)：檢視最後元素不移除。
• 支援 LINQ 查詢（實作 IEnumerable<T>）。

var bag = new ConcurrentBag<string>();
Task.Factory.StartNew(() => { for(int i=0;i<1000;i++) bag.Add(i.ToString()); bag.Add("Last"); });
Task.Factory.StartNew(() => { foreach(var item in bag) Console.WriteLine(item); }).Wait();

BlockingCollection：更豐富的封鎖語意

• 實作 IDisposable，支援 CompleteAdding() 標示完成。
• TryAdd/Take 多載接受逾時參數，避免無限等待。
• 可作為生產者/消費者緩衝區，自動處理背壓。

總結

隨著並行運算普及，System.Collections.Concurrent 將成為日常開發核心工具，掌握其用法勢在必行。