一文读懂 .NET 中的高性能队列 Channel
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了一文读懂 .NET 中的高性能队列 Channel相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
介绍
System.Threading.Channels 是.NET Core 3.0 后推出的新的集合类型, 具有异步API,高性能,线程安全等特点,它可以用来做消息队列,进行数据的生产和消费, 公开的 Writer
和 Reader
api对应消息的生产者和消费者,也让Channel更加的简洁和易用,与Rabbit MQ 等其他队列不同的是,Channel 是进程内的队列。
开始Channel之旅
创建一个 channel 非常简单,Channel 类公开的API支持创建无限容量和有限容量的 channel
// 创建有限容量的channel
var channel = Channel.CreateBounded<string>(100);
// 创建无限容量的channel
var channel = Channel.CreateUnbounded<string>();
这里需要注意的是,当你使用一个有限容量的 Channel 时,你需要指定容量的大小,还可以指定一个 BoundedChannelFullMode
的枚举类型,来告诉 channel 达到容量限制的时候,继续写入时应该怎么处理
public enum BoundedChannelFullMode
{
Wait,
DropNewest,
DropOldest,
DropWrite
}
•Wait 是默认值,当 channel 容量满了以后,写入数据时会返回 false,直到channel有数据被消费了以后,才可以继续写入•DropNewest 移除最新的数据,也就是从队列尾部开始移除•DropOldest 移除最老的数据,也就是从队列头部开始移除•DropWrite 写入数据返回成功,但是转头就把刚才的数据丢了
// 创建有限容量的channel, 并指定容量达到最大的策略
var channel = Channel.CreateBounded<string>(new BoundedChannelOptions(100)
{
FullMode = BoundedChannelFullMode.Wait
});
生产数据
生产数据主要通过 Channel 提供的 Writer
api, 常规的写入操作如下:
await channel.Writer.WriteAsync("hello");
Channel 还提供了 TryWrite()
方法,如果写入数据失败时会返回 false,WaitToWriteAsync()
方法会做非阻塞的等待,直到 Channel 允许写入新的数据时返回 true,同样的 Channel 关闭后会返回 false
消费数据
消费数据主要通过 Channel 提供的 Reader
api, 常规的读取操作如下:
var item = await channel.Reader.ReadAsync();
同样的,Channel 提供了 TryRead()
尝试读取数据,WaitToReadAsync()
方法会做非阻塞的等待,直到 Channel 可以读取到数据时会返回 true,在 Channel 关闭后会返回 false,另外你可以通过 channel.Reader.Count
获取队列元素的数量。
在实际的使用场景中,可能需要一些后台任务,长时间的进行消费,那么你可以使用下边的方式
while (await channel.Reader.WaitToReadAsync())
{
while (channel.Reader.TryRead(out var item))
{
Console.WriteLine(item);
}
}
ReadAllAsync()
方法返回的是一个 IAsyncEnumerable<T>
对象,也可以用 await foreach
的方式来获取数据
await foreach(var item in channel.Reader.ReadAllAsync())
{
Console.WriteLine(item);
}
单一生产者和消费者
创建 Channel 时,可以设置 ChannelOptions 的 SingleWriter
和 SingleReader
,来指定 Channel 时单一的生产者和消费者,默认都是 false,当设置了 SingleWriter = true 时, 会限制同一个时间只能有一个生产者可以写入数据, SingleReader = true 是同样的。
另外,如果只需要一个消费者的话,你应该设置 SingleReader = true
, Channel 在内部做了一些优化,在读取时避免了锁操作,性能上有些许的提升。
性能
这里的基准测试我对比了三种类型,Channel, BufferBlock, BlockingCollection,分别写入了10000条数据,然后进行读取,发现 Channel 确实是表现比较好。
总结
Channel 实际上还是使用 ConcurrentQueue
做的封装, 使用起来更方便,对异步更友好,另外,.NET 5 其中的 Quic 内部就使用了Channel,CAP 也在新版本中使用 Channel 替换掉了之前的 BlockingCollection,来实现进程内的队列。
官方介绍 https://devblogs.microsoft.com/dotnet/an-introduction-to-system-threading-channels
源码 https://github.com/dotnet/runtime/tree/main/src/libraries/System.Threading.Channels/src/System/Threading/Channels
CAP https://github.com/dotnetcore/CAP
Quic https://github.com/dotnet/runtime/tree/main/src/libraries/System.Net.Quic
以上是关于一文读懂 .NET 中的高性能队列 Channel的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章