c# 高併發必備技巧（三）

CHN_CODER發表於2023-12-07
C#

前面兩篇文章主要是介紹瞭如何解決高併發情況下資源爭奪的問題。但是現實的應用場景中除了要解決資源爭奪問題，高併發的情況還需要解決更多問題，比如快速處理業務資料等，
本篇文章簡要羅列一下與之相關的更多技術細節。

1、非同步程式設計：使用async和await關鍵字進行非同步程式設計，這可以避免阻塞執行緒，提高程式的響應性和擴充套件性。非同步程式設計可以透過Task或Task物件來實現。

public async Task ExampleAsync()

{
    await Task.Run(() =>
    {
        // 非同步任務
    });
}

2、多執行緒：使用多執行緒可以並行處理任務，提高程式的執行效率。在C#中可以透過Thread類或者Task類來建立多執行緒。需要注意的是，過度使用多執行緒可能導致執行緒同步和資源競爭的問題。

public void ExampleMultiThreading()
{
    var thread1 = new Thread(() =>
    {
        // 執行緒1的任務
    });
    var thread2 = new Thread(() =>
    {
        // 執行緒2的任務
    });
    thread1.Start();
    thread2.Start();
}

更高階的用法是使用執行緒池

// 使用執行緒池執行短期非同步操作
ThreadPool.QueueUserWorkItem((state) =>
 {    

    // 執行非同步操作的邏輯

});

使用執行緒池的意義在於避免，短時間內不斷重複地銷燬和建立執行緒。
注意：在使用執行緒池時，需注意控制併發執行緒數量，避免過度佔用系統資源。同時，需小心處理執行緒間的共享資源和避免競態條件，必要時使用同步機制確保資料的一致性和正確性。

3、並行程式設計：並行程式設計是一種將任務劃分為多個子任務，並同時執行的方法。在C#中可以使用Parallel類或者Parallel.For、Parallel.ForEach方法來實現並行程式設計。

// 並行處理資料集合中的元素
Listdata = GetLargeData();
Parallel.ForEach(data, (item) =>
{

    // 處理每個元素的邏輯

});
// 使用並行 LINQ 查詢並行處理資料

Listdata = GetLargeData();
var query = from item in data.AsParallel()

            where item % 2 == 0

            select item;

4、除了並行程式設計，還可以使用資料流程式設計，C#資料流程式設計技術是一種強大的程式設計模型，適用於處理和操作大量資料的場景，能夠提供高效能、可伸縮和可組合的解決方案。它使得開發人員能夠更加靈活和高效地處理資料，並能夠充分利用計算資源來提升應用程式的效能。
資料流程式設計模型的核心是資料流塊，它們是可執行程式碼的封裝，用於接收輸入資料，進行處理，併產生輸出資料。資料流塊之間可以透過連線來建立資料流管道，形成資料的流動路徑。C#提供了一個內建的資料流庫，名稱空間為System.Threading.Tasks.Dataflow，其中包含了多個預定義的資料流塊型別。
下面是一些常用的資料流塊型別：

TransformBlock<TInput, TOutput>：接收輸入資料型別為TInput，並在處理後生成輸出資料型別為TOutput。
ActionBlock<T>：接收輸入資料型別為T，並執行指定的操作，不生成輸出資料。
BufferBlock<T>：用於緩衝資料，可以透過其傳送和接收資料。
BroadcastBlock<T>：接收輸入資料，並將其廣播給多個連線的接收器。
JoinBlock<T1, T2>：接收來自兩個輸入源的資料，並將它們組合成一個元組。

5、記憶體管理：在高併發的場景下，記憶體管理至關重要。要儘可能地避免建立過多的物件，因為這可能會導致記憶體溢位。同時，合理地使用快取和池化技術也可以提高程式的效能。

C#提供了一些併發集合（Concurrent Collections），如ConcurrentDictionary、ConcurrentQueue等，它們是執行緒安全的，可以在高併發場景下有效地管理記憶體和實現併發訪問。

6、最佳化資料庫訪問：如果程式需要訪問資料庫，那麼最佳化資料庫訪問也是一個關鍵因素，使用資料庫連線池。另外對於需要高頻訪問的資料，以考慮使用快取技術。
其中可以使用記憶體快取，還可以使用Redis、memcached等中介軟體。

以上就是C#高併發必備的一些技能和策略，但請注意，適當的最佳化和調整也是非常重要的。需要根據具體的場景和需求來選擇合適的方法和技術。
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