在面對(duì)  生產(chǎn)者-消費(fèi)者 的場(chǎng)景下， netcore 提供了一個(gè)新的命名空間 System.Threading.Channels 來(lái)幫助我們更高效的處理此類(lèi)問(wèn)題，有了這個(gè) Channels 存在, 生產(chǎn)者 和 消費(fèi)者 可以各自處理自己的任務(wù)而不相互干擾，有利于兩方的并發(fā)處理，這篇文章我們就來(lái)討論下如何使用 System.Threading.Channels。

Dataflow vs Channel

在 System.Threading.Tasks.Dataflow 命名空間下提供了一個(gè)數(shù)據(jù)流庫(kù)，主要封裝了 存儲(chǔ) 和 處理 兩大塊,該庫(kù)專(zhuān)注于 pipeline 處理，而 System.Threading.Tasks.Channels 主要專(zhuān)注于 存儲(chǔ) 這塊，從單一職責(zé)上來(lái)說(shuō)，在 生產(chǎn)者-消費(fèi)者 場(chǎng)景下，Channels 比 Dataflow 性能要高得多。

為什么要使用 Channels

可以利用 Channels 來(lái)實(shí)現(xiàn) 生產(chǎn)者和消費(fèi)者 之間的解耦，大體上有兩個(gè)好處：

• 生產(chǎn)者 和 消費(fèi)者 是相互獨(dú)立的，兩者可以并行執(zhí)行。

• 如果生產(chǎn)者不給力，可以創(chuàng)建多個(gè)的生產(chǎn)者，如果消費(fèi)者不給力，可以創(chuàng)建更多的消費(fèi)者。

總的來(lái)說(shuō)，在 生產(chǎn)者-消費(fèi)者 模式下可以幫助我們提高應(yīng)用程序的吞吐率。

安裝 System.Threading.Channels

要想使用 Channel，需要用 nuget 引用 System.Threading.Channels 包，還可以通過(guò) Visual Studio 2019 的 NuGet package manager 可視化界面安裝 或者 通過(guò) NuGet package manager 命令行工具輸入以下命令：

dotnet add package System.Threading.Channels

創(chuàng)建 channel

本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，你可以創(chuàng)建兩種類(lèi)型的 channel，一種是有限容量的 bound channel，一種是無(wú)限容量的 unbound channel，接下來(lái)的問(wèn)題是，如何創(chuàng)建呢？Channels 提供了兩種 工廠方法 用于創(chuàng)建，如下代碼所示：

• CreateBounded<T> 創(chuàng)建的 channel 是一個(gè)有消息上限的通道。

• CreateUnbounded<T> 創(chuàng)建的 channel 是一個(gè)無(wú)消息上限的通道。

下面的代碼片段展示了如何創(chuàng)建 unbounded channel，并且只能存放 string 類(lèi)型。

        static void Main(string[] args)
        {
            var channel = Channel.CreateUnbounded<string>();
        }

對(duì)了，Bounded channel 還提供了一個(gè) FullMode 屬性，用于指定當(dāng) channel 已滿時(shí)該如何對(duì)插入的 message 進(jìn)行處理，通常有四種做法。

• Wait

• DropWrite

• DropNewest

• DropOldest

下面的代碼片段展示了如何在 Bounded channel 上使用 FullMode。

        static void Main(string[] args)
        {
            var channel = Channel.CreateBounded<string>(new BoundedChannelOptions(1000)
            {
                FullMode = BoundedChannelFullMode.Wait
            });
        }

將消息寫(xiě)入到 channel

要想將 message 寫(xiě)入到 channel，可以使用 WriteAsync() 方法，如下代碼所示:

        static async Task Main(string[] args)
        {
            var channel = Channel.CreateBounded<string>(new BoundedChannelOptions(1000)
            {
                FullMode = BoundedChannelFullMode.Wait
            });

            await channel.Writer.WriteAsync("Hello World!");
        }

從 channel 中讀取消息

要想從 channel 中讀取 message，可以使用 ReadAsync(),如下代碼所示：

        static async Task Main(string[] args)
        {
            var channel = Channel.CreateBounded<string>(new BoundedChannelOptions(1000)
            {
                FullMode = BoundedChannelFullMode.Wait
            });

            while (await channel.Reader.WaitToReadAsync())
            {
                if (channel.Reader.TryRead(out var message))
                {
                    Console.WriteLine(message);
                }
            }
        }

System.Threading.Channels 例子

下面是完整的代碼清單，展示了如何從 channel 中讀寫(xiě) message。

    class Program
    {
        static async Task Main(string[] args)
        {
            await SingleProducerSingleConsumer();

            Console.ReadKey();
        }

        public static async Task SingleProducerSingleConsumer()
        {
            var channel = Channel.CreateUnbounded<int>();
            var reader = channel.Reader;
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                await channel.Writer.WriteAsync(i + 1);
            }

            while (await reader.WaitToReadAsync())
            {
                if (reader.TryRead(out var number))
                {
                    Console.WriteLine(number);
                }
            }
        }
    }

可以看到，控制臺(tái)中輸出了數(shù)字 1-10,這些數(shù)字正是 Writer 寫(xiě)入到 channel 中的，對(duì)吧。

總的來(lái)說(shuō)，要想使用 生產(chǎn)者-消費(fèi)者 場(chǎng)景，有幾種實(shí)現(xiàn)途徑，比如：BlockingCollection 和 TPL Dataflow，但本篇介紹的 Channels 要比前面的兩種性能更高，關(guān)于 Channels 更多的細(xì)節(jié)，我會(huì)在未來(lái)的文章中進(jìn)行討論，如果您現(xiàn)在想急于了解的話，可以參考MSDN：https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.threading.channels?view=netcore-3.0

譯文鏈接：https://www.infoworld.com/article/3445156/how-to-use-systemthreadingchannels-in-net-core.html