最推荐使用System.Threading.Channels实现生产者-消费者队列。它支持有界和无界通道,提供异步操作与背压机制,适用于多种应用场景,尤其适合现代异步编程模型。

在 .NET 中实现生产者-消费者队列,最推荐的方式是使用 System.Threading.Channels 命名空间中的 Channel 类。它是微软官方为现代异步场景设计的高性能、线程安全的生产者-消费者队列组件,适用于控制台应用、ASP.NET、后台服务等多种场景。
1. 使用 System.Threading.Channels 实现
Channel 提供了两种模式:有界(Bounded)和无界(Unbounded)。它支持同步和异步操作,天然适配 async/await。
安装包(.NET 6 以下可能需要):
Install-Package System.Threading.Channels
示例:异步生产者-消费者模型
创建一个有界通道,启动一个生产者任务和一个消费者任务:
using System;using System.Threading.Channels;using System.Threading.Tasks;var channel = Channel.CreateBounded(10); // 最多存放10个消息// 生产者_ = Task.Run(async () =>{ for (int i = 1; i { await foreach (var msg in channel.Reader.ReadAllAsync()) { Console.WriteLine($"消费: {msg}"); await Task.Delay(150); // 模拟处理时间 } Console.WriteLine("消费完成。");});// 等待一段时间让任务执行await Task.Delay(2000);
说明:
WriteAsync 是线程安全的,当通道满时会自动等待。ReadAllAsync 返回 IAsyncEnumerable,自动监听新消息。调用 Complete() 表示不再有新数据,消费者会在所有消息处理完后退出。
2. 多生产者或多消费者场景
默认情况下,Channel 支持多个生产者,但只有一个消费者能安全读取。若需多消费者,应使用 UnboundedChannelOptions 或确保并发控制。
允许多个消费者竞争消费:
“`csharpvar options = new BoundedChannelOptions(10){ FullMode = BoundedChannelFullMode.Wait, SingleReader = false, // 允许多个消费者 SingleWriter = false // 允许多个生产者};
var channel = Channel.CreateBounded(options);
// 启动3个消费者for (int i = 0; i {await foreach (var item in channel.Reader.ReadAllAsync()){Console.WriteLine($”消费者 {consumerId} 处理: {item}”);await Task.Delay(50);}});}
3. 替代方案:BlockingCollection(传统方式)
在较老项目或不支持 Channel 的框架中,可以使用
```csharpusing System.Collections.Concurrent;using System.Threading.Tasks;var collection = new BlockingCollection(new ConcurrentQueue());// 生产者_ = Task.Run(() =>{ for (int i = 1; i { foreach (var msg in collection.GetConsumingEnumerable()) { Console.WriteLine($"消费: {msg}"); Task.Delay(150).Wait(); }});BlockingCollection配合ConcurrentQueue。
注意:BlockingCollection 是同步阻塞的,不如 Channel 适合异步流处理。
4. 在 ASP.NET 中的应用建议
不要在 Web 请求中直接启动后台任务。建议结合 IHostedService 或使用 BackgroundService 来运行消费者。
public class MessageConsumerService : BackgroundService{ private readonly ChannelReader _reader; public MessageConsumerService(ChannelReader reader) { _reader = reader; } protected override async Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken) { await foreach (var msg in _reader.ReadAllAsync(stoppingToken)) { Console.WriteLine($"后台处理: {msg}"); } }}
注册服务:
“`csharpvar channel = Channel.CreateUnbounded();services.AddSingleton(channel.Reader);services.AddSingleton(channel.Writer);services.AddHostedService();“`
基本上就这些。优先使用 System.Threading.Channels,它简洁、高效、支持背压(backpressure),是现代 .NET 推荐的实现方式。
以上就是.NET如何实现一个生产者-消费者队列的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!
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