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 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問題，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)專注于 pipeline 處理，而 System.Threading.Tasks.Channels 主要專注于 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 Visual Studio 2019 的 NuGet package manager 可視化界面安裝 或者 通過 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 創(chuàng)建的 channel 是一個(gè)有消息上限的通道。
• CreateUnbounded 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 
          }); 
      } 

將消息寫入到 channel

要想將 message 寫入到 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 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