怎么在C#中實現(xiàn)請求唯一性校驗支持高并發(fā)
這篇文章將為大家詳細講解有關怎么在C#中實現(xiàn)請求唯一性校驗支持高并發(fā)，文章內(nèi)容質(zhì)量較高，因此小編分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后對相關知識有一定的了解。
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使用場景描述：
網(wǎng)絡請求中經(jīng)常會遇到發(fā)送的請求，服務端響應是成功的，但是返回的時候出現(xiàn)網(wǎng)絡故障，導致客戶端無法接收到請求結(jié)果，那么客戶端程序可能判斷為網(wǎng)絡故障，而重復發(fā)送同一個請求。當然如果接口中定義了請求結(jié)果查詢接口，那么這種重復會相對少一些。特別是交易類的數(shù)據(jù)，這種操作更是需要避免重復發(fā)送請求。另外一種情況是用戶過于快速的點擊界面按鈕，產(chǎn)生連續(xù)的相同內(nèi)容請求，那么后端也需要進行過濾，這種一般出現(xiàn)在系統(tǒng)對接上，無法去控制第三方系統(tǒng)的業(yè)務邏輯，需要從自身業(yè)務邏輯里面去限定。
其他需求描述：
這類請求一般存在時間范圍和高并發(fā)的特點，就是短時間內(nèi)會出現(xiàn)重復的請求，因此對模塊需要支持高并發(fā)性。
技術實現(xiàn)：
對請求的業(yè)務內(nèi)容進行MD5摘要，并且將MD5摘要存儲到緩存中，每個請求數(shù)據(jù)都通過這個一個公共的調(diào)用的方法進行判斷。
代碼實現(xiàn)：
公共調(diào)用代碼 UniqueCheck 采用單例模式創(chuàng)建唯一對象，便于在多線程調(diào)用的時候，只訪問一個統(tǒng)一的緩存庫
/* * volatile就像大家更熟悉的const一樣，volatile是一個類型修飾符（type specifier）。 * 它是被設計用來修飾被不同線程訪問和修改的變量。 * 如果沒有volatile，基本上會導致這樣的結(jié)果：要么無法編寫多線程程序，要么編譯器失去大量優(yōu)化的機會。 */ private static readonly object lockHelper = new object(); private volatile static UniqueCheck _instance; ////// 獲取單一實例 /// ///public static UniqueCheck GetInstance() { if (_instance == null) { lock (lockHelper) { if (_instance == null) _instance = new UniqueCheck(); } } return _instance; }
這里需要注意volatile的修飾符，在實際測試過程中，如果沒有此修飾符，在高并發(fā)的情況下會出現(xiàn)報錯。
自定義一個可以進行并發(fā)處理隊列，代碼如下：ConcurrentLinkedQueue
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;
namespace PackgeUniqueCheck
{
///
/// 非加鎖并發(fā)隊列，處理100個并發(fā)數(shù)以內(nèi)
///
///
public class ConcurrentLinkedQueue
{
private class Node
{
internal K Item;
internal Node Next;
public Node(K item, Node next)
{
this.Item = item;
this.Next = next;
}
}
private Node _head;
private Node _tail;
public ConcurrentLinkedQueue()
{
_head = new Node(default(T), null);
_tail = _head;
}
public bool IsEmpty
{
get { return (_head.Next == null); }
}
///
/// 進入隊列
///
///
public void Enqueue(T item)
{
Node newNode = new Node(item, null);
while (true)
{
Node curTail = _tail;
Node residue = curTail.Next;
//判斷_tail是否被其他process改變
if (curTail == _tail)
{
//A 有其他process執(zhí)行C成功，_tail應該指向新的節(jié)點
if (residue == null)
{
//C 其他process改變了tail節(jié)點，需要重新取tail節(jié)點
if (Interlocked.CompareExchange>(
ref curTail.Next, newNode, residue) == residue)
{
//D 嘗試修改tail
Interlocked.CompareExchange>(ref _tail, newNode, curTail);
return;
}
}
else
{
//B 幫助其他線程完成D操作
Interlocked.CompareExchange>(ref _tail, residue, curTail);
}
}
}
}
///
/// 隊列取數(shù)據(jù)
///
///
/// curHead;
Node curTail;
Node next;
while (true)
{
curHead = _head;
curTail = _tail;
next = curHead.Next;
if (curHead == _head)
{
if (next == null) //Queue為空
{
result = default(T);
return false;
}
if (curHead == curTail) //Queue處于Enqueue第一個node的過程中
{
//嘗試幫助其他Process完成操作
Interlocked.CompareExchange>(ref _tail, next, curTail);
}
else
{
//取next.Item必須放到CAS之前
result = next.Item;
//如果_head沒有發(fā)生改變，則將_head指向next并退出
if (Interlocked.CompareExchange>(ref _head,
next, curHead) == curHead)
break;
}
}
}
return true;
}
///
/// 嘗試獲取最后一個對象
///
///
/// 雖然是一個非常簡單的唯一性校驗邏輯，但是要做到高效率，高并發(fā)支持，高可靠性，以及低內(nèi)存占用，需要實現(xiàn)這樣的需求，需要做細致的模擬測試。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Collections;
namespace PackgeUniqueCheck
{
public class UniqueCheck
{
/*
* volatile就像大家更熟悉的const一樣，volatile是一個類型修飾符（type specifier）。
* 它是被設計用來修飾被不同線程訪問和修改的變量。
* 如果沒有volatile，基本上會導致這樣的結(jié)果：要么無法編寫多線程程序，要么編譯器失去大量優(yōu)化的機會。
*/
private static readonly object lockHelper = new object();
private volatile static UniqueCheck _instance;
///
/// 獲取單一實例
///
/// ();
_Timer = new Thread(DoTicket);
_Timer.Start();
}
#region 公共屬性設置
///
/// 設定定時線程的休眠時間長度：默認為1分鐘
/// 時間范圍：1-7200000,值為1毫秒到2小時
///
///
public void SetTimeSpan(int value)
{
if (value > 0&& value <=7200000)
{
_TimeSpan = value;
}
}
///
/// 設定緩存Cache中的最大記錄條數(shù)
/// 值范圍：1-5000000,1到500萬
///
///
public void SetCacheMaxNum(int value)
{
if (value > 0 && value <= 5000000)
{
_CacheMaxNum = value;
}
}
///
/// 設置是否在控制臺中顯示日志
///
///
public void SetIsShowMsg(bool value)
{
Helper.IsShowMsg = value;
}
///
/// 線程請求阻塞增量
/// 值范圍：1-CacheMaxNum，建議設置為緩存最大值的10%-20%
///
///
public void SetBlockNumExt(int value)
{
if (value > 0 && value <= _CacheMaxNum)
{
_BlockNumExt = value;
}
}
///
/// 請求阻塞時間
/// 值范圍：1-max，根據(jù)阻塞增量設置請求阻塞時間
/// 阻塞時間越長，阻塞增量可以設置越大，但是請求實時響應就越差
///
///
public void SetBlockSpanTime(int value)
{
if (value > 0)
{
_BlockSpanTime = value;
}
}
#endregion
#region 私有變量
///
/// 內(nèi)部運行線程
///
private Thread _runner = null;
///
/// 可處理高并發(fā)的隊列
///
private ConcurrentLinkedQueue _Myqueue = null;
///
/// 唯一內(nèi)容的時間健值對
///
private Hashtable _DataKey = null;
///
/// 內(nèi)容時間隊列
///
private Queue _DataQueue = null;
///
/// 定時線程的休眠時間長度：默認為1分鐘
///
private int _TimeSpan = 3000;
///
/// 定時計時器線程
///
private Thread _Timer = null;
///
/// 緩存Cache中的最大記錄條數(shù)
///
private int _CacheMaxNum = 500000;
///
/// 線程請求阻塞增量
///
private int _BlockNumExt = 10000;
///
/// 請求阻塞時間
///
private int _BlockSpanTime = 100;
#endregion
#region 私有方法
private void StartRun()
{
_runner = new Thread(DoAction);
_runner.Start();
Helper.ShowMsg("內(nèi)部線程啟動成功！");
}
private string GetItem()
{
string tp = string.Empty;
bool result = _Myqueue.TryDequeue(out tp);
return tp;
}
///
/// 執(zhí)行循環(huán)操作
///
private void DoAction()
{
while (true)
{
while (!_Myqueue.IsEmpty)
{
string item = GetItem();
_DataQueue.Enqueue(item);
if (!_DataKey.ContainsKey(item))
{
_DataKey.Add(item, DateTime.Now);
}
}
//Helper.ShowMsg("當前數(shù)組已經(jīng)為空，處理線程進入休眠狀態(tài)...");
Thread.Sleep(2);
}
}
///
/// 執(zhí)行定時器的動作
///
private void DoTicket()
{
while (true)
{
Helper.ShowMsg("當前數(shù)據(jù)隊列個數(shù)：" + _DataQueue.Count.ToString());
if (_DataQueue.Count > _CacheMaxNum)
{
while (true)
{
Helper.ShowMsg(string.Format("當前隊列數(shù)：{0}，已經(jīng)超出最大長度：{1},開始進行清理操作...", _DataQueue.Count, _CacheMaxNum.ToString()));
string item = _DataQueue.Dequeue().ToString();
if (!string.IsNullOrEmpty(item))
{
if (_DataKey.ContainsKey(item))
{
_DataKey.Remove(item);
}
if (_DataQueue.Count <= _CacheMaxNum)
{
Helper.ShowMsg("清理完成，開始休眠清理線程...");
break;
}
}
}
}
Thread.Sleep(_TimeSpan);
}
}
///
/// 線程進行睡眠等待
/// 如果當前負載壓力大大超出了線程的處理能力
/// 那么需要進行延時調(diào)用
///
private void BlockThread()
{
if (_DataQueue.Count > _CacheMaxNum + _BlockNumExt)
{
Thread.Sleep(_BlockSpanTime);
}
}
#endregion
#region 公共方法
///
/// 開啟服務線程
///
public void Start()
{
if (_runner == null)
{
StartRun();
}
else
{
if (_runner.IsAlive == false)
{
StartRun();
}
}
}
///
/// 關閉服務線程
///
public void Stop()
{
if (_runner != null)
{
_runner.Abort();
_runner = null;
}
}
///
/// 添加內(nèi)容信息
///
/// 內(nèi)容信息
/// true:緩存中不包含此值，隊列添加成功，false:緩存中包含此值，隊列添加失敗
public bool AddItem(string item)
{
BlockThread();
item = Helper.MakeMd5(item);
if (_DataKey.ContainsKey(item))
{
return false;
}
else
{
_Myqueue.Enqueue(item);
return true;
}
}
///
/// 判斷內(nèi)容信息是否已經(jīng)存在
///
/// 內(nèi)容信息
/// true：信息已經(jīng)存在于緩存中，false：信息不存在于緩存中
public bool CheckItem(string item)
{
item = Helper.MakeMd5(item);
return _DataKey.ContainsKey(item);
}
#endregion
}
} 模擬測試代碼：
private static string _example = Guid.NewGuid().ToString();
private static UniqueCheck _uck = null;
static void Main(string[] args)
{
_uck = UniqueCheck.GetInstance();
_uck.Start();
_uck.SetIsShowMsg(false);
_uck.SetCacheMaxNum(20000000);
_uck.SetBlockNumExt(1000000);
_uck.SetTimeSpan(6000);
_uck.AddItem(_example);
Thread[] threads = new Thread[20];
for (int i = 0; i < 20; i++)
{
threads[i] = new Thread(AddInfo);
threads[i].Start();
}
Thread checkthread = new Thread(CheckInfo);
checkthread.Start();
string value = Console.ReadLine();
checkthread.Abort();
for (int i = 0; i < 50; i++)
{
threads[i].Abort();
}
_uck.Stop();
}
static void AddInfo()
{
while (true)
{
_uck.AddItem(Guid.NewGuid().ToString());
}
}
static void CheckInfo()
{
while (true)
{
Console.WriteLine("開始時間：{0}...", DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.ffff"));
Console.WriteLine("插入結(jié)果：{0}", _uck.AddItem(_example));
Console.WriteLine("結(jié)束時間：{0}", DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.ffff"));
//調(diào)整進程休眠時間，可以測試高并發(fā)的情況
//Thread.Sleep(1000);
}
}測試截圖：
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