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Channel 是干什么的#

The System.Threading.Channels namespace provides a set of synchronization data structures for passing data between producers and consumers asynchronously. The library targets .NET Standard and works on all .NET implementations.
Channels are an implementation of the producer/consumer conceptual programming model.
以上是微軟官方的解釋 channels。用中文說的話就是這個類提供了在生產(chǎn)者跟消費者之間異步傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的能力，簡單來說可以認為是一個內(nèi)存消息隊列。

示例 1#

下面是一個簡單的示例，說明如何使用 Channel 類來創(chuàng)建一個生產(chǎn)者-消費者模型：

    static async Task Main(string[] args)
    {
        var channel = Channel.CreateUnbounded<int>();


        var producer = Task.Run(async () =>
        {
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                await channel.Writer.WriteAsync(i);
                await Task.Delay(1000); // 模擬生產(chǎn)者需要一些時間來生成數(shù)據(jù)
            }


            channel.Writer.Complete();
        });


        var consumer = Task.Run(async () =>
        {
            await foreach (var item in channel.Reader.ReadAllAsync())
            {
                Console.WriteLine($"消費者接收到: {item}");
            }
        });


        await Task.WhenAll(producer, consumer);
    }

在這個例子中，我們創(chuàng)建了一個無界的通道，然后創(chuàng)建了兩個任務(wù)，一個是生產(chǎn)者，一個是消費者。生產(chǎn)者每秒生成一個數(shù)字，然后寫入通道。消費者從通道中讀取數(shù)據(jù)并打印出來。當(dāng)生產(chǎn)者完成寫入后，它會調(diào)用 channel.Writer.Complete() 來通知消費者沒有更多的數(shù)據(jù)可以讀取。

示例 2#

你可以使用 Channel.CreateBounded(capacity) 方法來創(chuàng)建一個有界的通道，其中 capacity 參數(shù)指定了通道的容量。當(dāng)通道滿時，嘗試寫入的操作將會阻塞，直到有空間可用。

    static async Task Main(string[] args)
    {
        var channel = Channel.CreateBounded<int>(5); // 創(chuàng)建一個容量為5的有界通道


        var producer = Task.Run(async () =>
        {
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                await channel.Writer.WriteAsync(i);
                Console.WriteLine($"生產(chǎn)者生成了: {i}");
                await Task.Delay(1000); // 模擬生產(chǎn)者需要一些時間來生成數(shù)據(jù)
            }


            channel.Writer.Complete();
        });


        var consumer = Task.Run(async () =>
        {
            await foreach (var item in channel.Reader.ReadAllAsync())
            {
                Console.WriteLine($"消費者接收到: {item}");
                await Task.Delay(2000); // 模擬消費者需要一些時間來處理數(shù)據(jù)
            }
        });


        await Task.WhenAll(producer, consumer);
    }

在這個例子中，我們創(chuàng)建了一個容量為5的有界通道。生產(chǎn)者每秒生成一個數(shù)字，然后寫入通道。消費者從通道中讀取數(shù)據(jù)并打印出來，但消費者處理數(shù)據(jù)的速度比生產(chǎn)者慢，所以當(dāng)通道滿時，生產(chǎn)者的 WriteAsync 操作將會阻塞，直到消費者讀取了一些數(shù)據(jù)，使得通道有空間可用。

示例 3#

下面是一個示例，展示了如何在多個生產(chǎn)者和消費者之間共享一個通道：

    static async Task Main(string[] args)
    {
        var channel = Channel.CreateUnbounded<int>();


        // 創(chuàng)建兩個生產(chǎn)者
        var producer1 = Produce(channel.Writer, id: 1);
        var producer2 = Produce(channel.Writer, id: 2);


        // 創(chuàng)建兩個消費者
        var consumer1 = Consume(channel.Reader, id: 1);
        var consumer2 = Consume(channel.Reader, id: 2);


        // 等待所有生產(chǎn)者和消費者完成
        await Task.WhenAll(producer1, producer2, consumer1, consumer2);
    }


    static async Task Produce(ChannelWriter<int> writer, int id)
    {
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            await writer.WriteAsync(i);
            Console.WriteLine($"生產(chǎn)者{id}生成了: {i}");
            await Task.Delay(1000); // 模擬生產(chǎn)者需要一些時間來生成數(shù)據(jù)
        }


        writer.Complete();
    }


    static async Task Consume(ChannelReader<int> reader, int id)
    {
        await foreach (var item in reader.ReadAllAsync())
        {
            Console.WriteLine($"消費者{id}接收到: {item}");
            await Task.Delay(2000); // 模擬消費者需要一些時間來處理數(shù)據(jù)
        }
    }

在這個例子中，我們創(chuàng)建了兩個生產(chǎn)者和兩個消費者，它們都共享同一個通道。這是一個非常重要使用模式。因為當(dāng)我們使用消息隊列的時候往往會有多個生產(chǎn)者跟多個消費者。我們可以通過控制生產(chǎn)者生產(chǎn)的速度來控制推入隊列的數(shù)據(jù)量。我們還可以通過控制消費者的數(shù)量來控制消費數(shù)據(jù)的速度，從而來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量，達到消峰填谷的作用。

總結(jié)#

Channel 類是 .NET CORE 3.0 后新加入的類。為我們提供了便利的生產(chǎn)者/消費者模式實現(xiàn)方案。相當(dāng)于是一個進程內(nèi)的內(nèi)存隊列，而且它沒有持久化，純內(nèi)存操作，性能是非常非常高的。當(dāng)我們面對真正的高并發(fā)的時候可以為我們的系統(tǒng)提供吞吐量。當(dāng)然代價是內(nèi)存跟放棄一些實時性。

作者：Agile.Zhou

出處：https://www.cnblogs.com/kklldog/p/18201013/channel-in-net

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