在.NET Core中使用Channel（一）

我最近一直在熟悉.net Core中引入的新Channel<T>類型。我想在它第一次發佈的時候我瞭解過它，可是有關文章很是很是少，我不能理解它們與其餘隊列有什麼不一樣。

在使用了一段時間後，我終於看到了它們的吸引力和真正的力量。最值得注意的是大型異步後臺操做，這些操做幾乎須要雙向通訊來同步它們正在作的事情。這句話有點拗口，但但願在本系列文章結束時，你會清楚何時應該使用Channel<T>，何時應該使用一些更基本的東西，好比Queue<T>。

Channel是什麼?

從核心來講，Channel本質上是.net中的一種新的集合類型，它與現有的Queue<T>類型很是類似，但有額外的好處。在真正嘗試研究這個主題時，我發現的問題是，許多現有的外部隊列技術(IBM MQ、Rabbit MQ等)都有「channel」的概念，它們的範圍從徹底抽象的思惟過程，到系統中實際的物理類型。

如今也許我大錯特錯,但若是你認爲.net中的Channel就比如是容許等待新消息的一個隊列,並告訴生產者要保持隊列愈來愈大,消費者沒法跟上,我認爲這很難出錯。

這裏我提到了一個關鍵詞，生產者/消費者。你可能還據說過Pub/Sub。但它們是不可互換的。

Pub/Sub描述的是某人發佈信息，一個或多個「訂閱者」監聽該信息並對其採起必定的響應行爲。這裏不存在負載平衡，由於當添加訂閱服務器時，它們本質上與其餘全部人得到相同消息的副本。

在圖表形式中，Pub/Sub看起來有點像這樣:

生產者/消費者描述生產者發佈消息的行爲，而且有一個或多個消費者能夠對該消息進行操做，可是每一個消息只讀取一次。它不會分發到每一個訂閱者。

固然，用圖表的形式:

另外一種思考生產者/消費者的方式是想象你去超市結帳。當顧客想結賬時，排隊的隊伍變長了，你能夠簡單地打開更多的收銀臺來處理這些顧客。這個小小的思考過程其實是很重要的，由於若是你不能打開更多的收銀臺怎麼辦?排隊的隊伍應該愈來愈長嗎?若是收銀臺操做員坐在那裏，但沒有顧客怎麼辦?他們是應該當天就打包回家呢，仍是應該被告知坐着等客人來了再說。

這一般被稱爲生產者-消費者問題，這是Channel要解決的問題。

基礎Channel示例

與Channel有關的全部東西都在System.Threading.Channels中。在之後的版本中，這彷佛是與標準的.net Core項目捆綁在一塊兒的，但若是不是，這裏有一個nuget包:https://www.nuget.org/packages/System.Threading.Channels。

一個極其簡單的Channel示例是這樣的:

static async Task Main(string[] args)
{
    var myChannel = Channel.CreateUnbounded();

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        await myChannel.Writer.WriteAsync(i);
    }

    while (true)
    {
        var item = await myChannel.Reader.ReadAsync();
        Console.WriteLine(item);
    }
}

這裏沒有太多可談的。咱們建立了一個「無限的」通道(這意味着它能夠容納無限項，但在本系列的後續內容中會有更多內容)。咱們寫10項，讀10項，在這一點上，它與咱們在.net中見過的任何其餘隊列沒有太大區別。

Channel是線程安全的

沒錯，通道是線程安全的。這意味着多個線程能夠讀寫同一個通道而不會出現問題。若是咱們看一下這裏的Channel源代碼，咱們能夠看到它是線程安全的，由於它使用鎖和內部「隊列」的組合來同步讀/寫器，一個接一個地讀/寫。

實際上，Channel的預期用例是多線程場景。例如，若是咱們使用上面的基本代碼，當咱們實際上不須要線程安全性時，維護線程安全性實際上會有一些開銷。因此在那個例子中，咱們可能只使用Queue<T>更好。可是這段代碼呢?

static async Task Main(string[] args)
{
    var myChannel = Channel.CreateUnbounded();

    _ = Task.Factory.StartNew(async () =>
    {
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            await myChannel.Writer.WriteAsync(i);
            await Task.Delay(1000);
        }
    });

    while (true)
    {
        var item = await myChannel.Reader.ReadAsync();
        Console.WriteLine(item);
    }
}

在這裏，咱們有一個單獨的線程寫入消息，而咱們的主線程讀取消息。你會注意到有趣的事情是，咱們添加了消息之間的延遲。怎麼能調用ReadAsync()?沒有TryDequeue或Dequeue，若是隊列中沒有消息，它就運行null，對嗎?

答案是Channel Reader的「ReadAsync()」方法實際上會「等待」一個消息。所以，不須要在等待消息時執行一些荒謬的循環，也不須要在等待時徹底阻塞線程。咱們將在之後的文章中進一步討論這個問題，可是你要知道你可使用ReadAsync來等待新的消息，而不是編寫一些自定義的代碼來作一樣的事情。

接下來是什麼?

如今你已經掌握了基礎知識，下一篇讓咱們看看使用Channel一些更高級的場景。

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原文連接：https://dotnetcoretutorials.com/2020/11/24/using-channels-in-net-core-part-1-getting-started/