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給定一個可以停止和啟動的外部生產者API,當本地緩沖區滿時,有效地停止生產者

2021-10-24 09:13:33 後端開發

假設我被提供給一個事件生產者API,它包括Start()Pause()Resume()方法,以及一個ItemAvailable事件。生產者本身是外部代碼,我無法控制其執行緒。在呼叫Pause()之后,仍有一些專案可能會通過(生產者實際上是遠程的,所以專案可能已經在網路上飛行)。

還假設我正在撰寫消費者代碼,其中消費可能比生產更慢。

關鍵要求是

  1. 消費者事件處理程式必須不阻塞生產者執行緒,并且
  2. 所有事件必須被處理。
  3. 所有事件都必須被處理(不能丟棄任何資料)。

我在消費者中引入了一個緩沖器,以平滑一些突發事件。但在突發性擴大的情況下,我希望呼叫 Producer.Pause(),然后在適當的時間呼叫 Resume(),以避免消費者端記憶體耗盡。

我有一個解決方案,利用Interlocked來增加和減少一個計數器,將其與一個閾值進行比較,以決定是否是時候PauseResume

問題。就效率(和優雅)而言,是否有比Interlocked計數器(以下代碼中的int current)更好的解決方案?

更新后的MVP(不再從限制器上反彈):

namespace Experiments
{
    internal class Program {
    {
        //簡單的外部生產者API用于演示目的private class Producer
        {
            public void Pause Pause(inti) { _blocker. Reset(); Console.WriteLine($"暫停在{i}"); }
             title">Resume(inti) { _blocker. Set(); Console.WriteLine($"resumed at {i}"/span>); }
            public async Task Start() 
            {
                await Task.Run
                (
                    () =>
                    {
                        for (int i = 0; i < 10000; i  )
                        {
                            _blocker.Wait()。
                            ItemAvailable?.Invoke(this, i) 。
                        }
                    }
                );
            }

            public event EventHandler<int> ItemAvailable;
            private ManualResetEventSlim _blocker = new(true)。
        }

        private static async 任務 Main(string[] args) 
        {
            var p = new Producer()。
            var buffer = Channel.CreateUnbounded<int>(new UnboundedChannelOptions { SingleWriter = true }) 。
            int threshold = 1000;
            int resumeAt = 10;
            int current = 0;
            int paused = 0;

            p.ItemAvailable  = (_, i) =>
            {
                if (Interlocked.Increment(ref current) >= threshold
                    && Interlocked.CompareExchange(ref paused, 0, 1)==0)
                ) p.Pause(i);

                buffer.Writer.TryWrite(i)。
            };

            var processor = Task.Run
            (
                async ( ) =>
                {
                    await foreach (int i in buffer.Reader.ReadAllAsync()
                    {
                        Console.WriteLine($" processing {i}")。
                        await Task.Delay(10) 。
                        if
                        (
                            Interlocked.Decrement(ref current) < resumeAt
                            && Interlocked.CompareExchange(ref paused, 1, 0) ==1.
                        ) p.Resume(i)。
                    }
                }
            );

            p.Start()。
            await處理器。
        }
    }

uj5u.com熱心網友回復:

如果你的目標是優雅,你可以考慮在一個自定義的Channel<T>內烘烤壓力感知功能。下面是一個PressureAwareUnboundedChannel<T>類,它源于Channel<T>。它提供了基類的所有功能,此外,當通道處于壓力之下時,以及當壓力被釋放時,它將發出通知。這些通知是通過一個IProgress<bool>實體推送的,當壓力超過一個特定的高閾值時,它會發出一個true值,而當壓力下降到一個特定的低閾值時,則發出一個false值。

public sealed class PressureAwareUnboundedChannel< T> : Channel<T>
{
    private readonly Channel<T> _channel。
    private readonly int _highPressureThreshold;
    private readonly int _lowPressureThreshold;
    private readonly IProgress<bool> _pressureProgress。
    private int _pressureState = 0; // 0: no pressure, 1: under pressurepublic PressureAwareUnboundedChannel(int lowPressureThreshold,
        int highPressureThreshold, IProgress<bool> pressureProgress)。
    {
        if (lowPressureThreshold < 0)
            throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(lowPressureThreshold))。
        if (highPressureThreshold < lowPressureThreshold)
            throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(highPressureThreshold))。
        if (pressureProgress == null)
            throw new ArgumentNullException(nameof(pressureProgress))。
        _highPressureThreshold = highPressureThreshold;
        _lowPressureThreshold = lowPressureThreshold。
        _pressureProgress = pressureProgress。
        _channel = Channel.CreateBounded<T>(Int32.MaxValue)。
        this.Writer = new ChannelWriter(this)。
        this.Reader = new ChannelReader(this)。
    }

    private class ChannelWriter : ChannelWriter<T>
    {
        private readonly PressureAwareUnboundedChannel<T> _parent;

        public ChannelWriter(PressureAwareUnboundedChannel<T> parent) 
            => _parent = parent。
        public override bool TryComplete(Exception error = null)
            => _parent._channel.Writer.TryComplete(error)。
        public override bool TryWrite(T item) 
        {
            bool success = _parent._channel.Writer.TryWrite(item)。
            if (success) _parent.SignalWriteOrRead();
            return success;
        }
        public override ValueTask< bool> WaitToWriteAsync()
            CancellationToken cancellationToken = default)?
                => _parent._channel.Writer.WaitToWriteAsync(cancellationToken)。
    }

    private class ChannelReader : ChannelReader< T>
    {
        private readonly PressureAwareUnboundedChannel<T> _parent;

        public ChannelReader(PressureAwareUnboundedChannel<T> parent) 
            => _parent = parent。
        public override Task Completion => _parent._channel.Reader.Completion。
        public override bool CanCount => _parent._channel.Reader.CanCount。
        public override int Count => _parent._channel.Reader.Count。
        public override bool TryRead(span class="hljs-keyword">out T item)
        {
            bool success = _parent._channel.Reader.TryRead(out item)。
            if (success) _parent.SignalWriteOrRead();
            return success;
        }
        public override ValueTask< bool> WaitToReadAsync()
            CancellationToken cancellationToken = default)。
                => _parent._channel.Reader.WaitToReadAsync(cancellationToken)。
    }

    private void SignalWriteOrRead() 
    {
        var currentCount = _channel.Reader.Count。
        bool underPressure;
        if (currentCount > _highPressureThreshold)
            underPressure = trueelse if (currentCount <= _lowPressureThreshold)
            underPressure = false;
        else[/span
            return;
        int newState = underPressure ? 1 : 0;
        int oldState = underPressure ? 0 : 1;
        if (Interlocked.CompareExchange(
            ref _pressureState, newState, oldState) != oldState) return;
        _pressureProgress.Report(underPressure)。
    }

封裝的Channel<T>實際上是一個有界通道,其容量等于最大的Int32值,因為只有有界通道才實作Reader.Count屬性。

使用實體:

var progress = new Progress<bool> (underPressure =>
{
    if (underPressure) Producer.Pause(); else Producer.Resume()。
});
var channel = new PressureAwareUnboundedChannel<Item> (500, 1000, progress) 。

在這個例子中,當通道記憶體儲的專案超過1000個時,Producer將被暫停,當專案數量下降到500個或更少時,它將被恢復。

Progress<bool>動作是在Progress<bool>創建時被捕獲的背景關系上呼叫。因此,如果你在一個GUI應用程式的UI執行緒上創建它,該動作將在UI執行緒上被呼叫,否則它將在ThreadPool上被呼叫。在后一種情況下,將沒有保護措施防止Action<bool>的重疊呼叫。如果Producer類不是執行緒安全的,你將不得不在處理程式中添加同步功能。例子:

var progress = new Progress<bool> (underPressure =>
{
    lock (Producer) if (underPressure) Producer.Pause(); else Producer.Resume()。
});

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/houduan/333687.html

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