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>类型。我想在它第一次发布的时候我了解过它，可是有关文章很是很是少，我不能理解它们与其余队列有什么不一样。

在使用了一段时间后，我终于看到了它们的吸引力和真正的力量。最值得注意的是大型异步后台操做，这些操做几乎须要双向通讯来同步它们正在作的事情。这句话有点拗口，但但愿在本系列文章结束时，你会清楚何时应该使用Channel<T>，何时应该使用一些更基本的东西，好比Queue<T>。

Channel是什么?

从核心来讲，Channel本质上是.net中的一种新的集合类型，它与现有的Queue<T>类型很是类似，但有额外的好处。在真正尝试研究这个主题时，我发现的问题是，许多现有的外部队列技术(IBM MQ、Rabbit MQ等)都有“channel”的概念，它们的范围从彻底抽象的思惟过程，到系统中实际的物理类型。

如今也许我大错特错,但若是你认为.net中的Channel就比如是容许等待新消息的一个队列,并告诉生产者要保持队列愈来愈大,消费者没法跟上,我认为这很难出错。

这里我提到了一个关键词，生产者/消费者。你可能还据说过Pub/Sub。但它们是不可互换的。

Pub/Sub描述的是某人发布信息，一个或多个“订阅者”监听该信息并对其采起必定的响应行为。这里不存在负载平衡，由于当添加订阅服务器时，它们本质上与其余全部人得到相同消息的副本。

在图表形式中，Pub/Sub看起来有点像这样:

生产者/消费者描述生产者发布消息的行为，而且有一个或多个消费者能够对该消息进行操做，可是每一个消息只读取一次。它不会分发到每一个订阅者。

固然，用图表的形式:

另外一种思考生产者/消费者的方式是想象你去超市结帐。当顾客想结账时，排队的队伍变长了，你能够简单地打开更多的收银台来处理这些顾客。这个小小的思考过程其实是很重要的，由于若是你不能打开更多的收银台怎么办?排队的队伍应该愈来愈长吗?若是收银台操做员坐在那里，但没有顾客怎么办?他们是应该当天就打包回家呢，仍是应该被告知坐着等客人来了再说。

这一般被称为生产者-消费者问题，这是Channel要解决的问题。

基础Channel示例

与Channel有关的全部东西都在System.Threading.Channels中。在之后的版本中，这彷佛是与标准的.net Core项目捆绑在一块儿的，但若是不是，这里有一个nuget包:https://www.nuget.org/packages/System.Threading.Channels。

一个极其简单的Channel示例是这样的:

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);
    }
}

这里没有太多可谈的。咱们建立了一个“无限的”通道(这意味着它能够容纳无限项，但在本系列的后续内容中会有更多内容)。咱们写10项，读10项，在这一点上，它与咱们在.net中见过的任何其余队列没有太大区别。

Channel是线程安全的

没错，通道是线程安全的。这意味着多个线程能够读写同一个通道而不会出现问题。若是咱们看一下这里的Channel源代码，咱们能够看到它是线程安全的，由于它使用锁和内部“队列”的组合来同步读/写器，一个接一个地读/写。

实际上，Channel的预期用例是多线程场景。例如，若是咱们使用上面的基本代码，当咱们实际上不须要线程安全性时，维护线程安全性实际上会有一些开销。因此在那个例子中，咱们可能只使用Queue<T>更好。可是这段代码呢?

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);
    }
}

在这里，咱们有一个单独的线程写入消息，而咱们的主线程读取消息。你会注意到有趣的事情是，咱们添加了消息之间的延迟。怎么能调用ReadAsync()?没有TryDequeue或Dequeue，若是队列中没有消息，它就运行null，对吗?

答案是Channel Reader的“ReadAsync()”方法实际上会“等待”一个消息。所以，不须要在等待消息时执行一些荒谬的循环，也不须要在等待时彻底阻塞线程。咱们将在之后的文章中进一步讨论这个问题，可是你要知道你可使用ReadAsync来等待新的消息，而不是编写一些自定义的代码来作一样的事情。

接下来是什么?

如今你已经掌握了基础知识，下一篇让咱们看看使用Channel一些更高级的场景。

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