怎么在C#中实现请求唯一性校验支持高并发
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使用场景描述：
网络请求中经常会遇到发送的请求，服务端响应是成功的，但是返回的时候出现网络故障，导致客户端无法接收到请求结果，那么客户端程序可能判断为网络故障，而重复发送同一个请求。当然如果接口中定义了请求结果查询接口，那么这种重复会相对少一些。特别是交易类的数据，这种操作更是需要避免重复发送请求。另外一种情况是用户过于快速的点击界面按钮，产生连续的相同内容请求，那么后端也需要进行过滤，这种一般出现在系统对接上，无法去控制第三方系统的业务逻辑，需要从自身业务逻辑里面去限定。
其他需求描述：
这类请求一般存在时间范围和高并发的特点，就是短时间内会出现重复的请求，因此对模块需要支持高并发性。
技术实现：
对请求的业务内容进行MD5摘要，并且将MD5摘要存储到缓存中，每个请求数据都通过这个一个公共的调用的方法进行判断。
代码实现：
公共调用代码 UniqueCheck 采用单例模式创建唯一对象，便于在多线程调用的时候，只访问一个统一的缓存库
/* * volatile就像大家更熟悉的const一样，volatile是一个类型修饰符（type specifier）。 * 它是被设计用来修饰被不同线程访问和修改的变量。 * 如果没有volatile，基本上会导致这样的结果：要么无法编写多线程程序，要么编译器失去大量优化的机会。 */ private static readonly object lockHelper = new object(); private volatile static UniqueCheck _instance; ////// 获取单一实例 /// ///public static UniqueCheck GetInstance() { if (_instance == null) { lock (lockHelper) { if (_instance == null) _instance = new UniqueCheck(); } } return _instance; }
这里需要注意volatile的修饰符，在实际测试过程中，如果没有此修饰符，在高并发的情况下会出现报错。
自定义一个可以进行并发处理队列，代码如下：ConcurrentLinkedQueue
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;
namespace PackgeUniqueCheck
{
///
/// 非加锁并发队列，处理100个并发数以内
///
///
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); }
}
///
/// 进入队列
///
///
public void Enqueue(T item)
{
Node newNode = new Node(item, null);
while (true)
{
Node curTail = _tail;
Node residue = curTail.Next;
//判断_tail是否被其他process改变
if (curTail == _tail)
{
//A 有其他process执行C成功，_tail应该指向新的节点
if (residue == null)
{
//C 其他process改变了tail节点，需要重新取tail节点
if (Interlocked.CompareExchange>(
ref curTail.Next, newNode, residue) == residue)
{
//D 尝试修改tail
Interlocked.CompareExchange>(ref _tail, newNode, curTail);
return;
}
}
else
{
//B 帮助其他线程完成D操作
Interlocked.CompareExchange>(ref _tail, residue, curTail);
}
}
}
}
///
/// 队列取数据
///
///
/// curHead;
Node curTail;
Node next;
while (true)
{
curHead = _head;
curTail = _tail;
next = curHead.Next;
if (curHead == _head)
{
if (next == null) //Queue为空
{
result = default(T);
return false;
}
if (curHead == curTail) //Queue处于Enqueue第一个node的过程中
{
//尝试帮助其他Process完成操作
Interlocked.CompareExchange>(ref _tail, next, curTail);
}
else
{
//取next.Item必须放到CAS之前
result = next.Item;
//如果_head没有发生改变，则将_head指向next并退出
if (Interlocked.CompareExchange>(ref _head,
next, curHead) == curHead)
break;
}
}
}
return true;
}
///
/// 尝试获取最后一个对象
///
///
/// 虽然是一个非常简单的唯一性校验逻辑，但是要做到高效率，高并发支持，高可靠性，以及低内存占用，需要实现这样的需求，需要做细致的模拟测试。
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一样，volatile是一个类型修饰符（type specifier）。
* 它是被设计用来修饰被不同线程访问和修改的变量。
* 如果没有volatile，基本上会导致这样的结果：要么无法编写多线程程序，要么编译器失去大量优化的机会。
*/
private static readonly object lockHelper = new object();
private volatile static UniqueCheck _instance;
///
/// 获取单一实例
///
/// ();
_Timer = new Thread(DoTicket);
_Timer.Start();
}
#region 公共属性设置
///
/// 设定定时线程的休眠时间长度：默认为1分钟
/// 时间范围：1-7200000,值为1毫秒到2小时
///
///
public void SetTimeSpan(int value)
{
if (value > 0&& value <=7200000)
{
_TimeSpan = value;
}
}
///
/// 设定缓存Cache中的最大记录条数
/// 值范围：1-5000000,1到500万
///
///
public void SetCacheMaxNum(int value)
{
if (value > 0 && value <= 5000000)
{
_CacheMaxNum = value;
}
}
///
/// 设置是否在控制台中显示日志
///
///
public void SetIsShowMsg(bool value)
{
Helper.IsShowMsg = value;
}
///
/// 线程请求阻塞增量
/// 值范围：1-CacheMaxNum，建议设置为缓存最大值的10%-20%
///
///
public void SetBlockNumExt(int value)
{
if (value > 0 && value <= _CacheMaxNum)
{
_BlockNumExt = value;
}
}
///
/// 请求阻塞时间
/// 值范围：1-max，根据阻塞增量设置请求阻塞时间
/// 阻塞时间越长，阻塞增量可以设置越大，但是请求实时响应就越差
///
///
public void SetBlockSpanTime(int value)
{
if (value > 0)
{
_BlockSpanTime = value;
}
}
#endregion
#region 私有变量
///
/// 内部运行线程
///
private Thread _runner = null;
///
/// 可处理高并发的队列
///
private ConcurrentLinkedQueue _Myqueue = null;
///
/// 唯一内容的时间健值对
///
private Hashtable _DataKey = null;
///
/// 内容时间队列
///
private Queue _DataQueue = null;
///
/// 定时线程的休眠时间长度：默认为1分钟
///
private int _TimeSpan = 3000;
///
/// 定时计时器线程
///
private Thread _Timer = null;
///
/// 缓存Cache中的最大记录条数
///
private int _CacheMaxNum = 500000;
///
/// 线程请求阻塞增量
///
private int _BlockNumExt = 10000;
///
/// 请求阻塞时间
///
private int _BlockSpanTime = 100;
#endregion
#region 私有方法
private void StartRun()
{
_runner = new Thread(DoAction);
_runner.Start();
Helper.ShowMsg("内部线程启动成功！");
}
private string GetItem()
{
string tp = string.Empty;
bool result = _Myqueue.TryDequeue(out tp);
return tp;
}
///
/// 执行循环操作
///
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("当前数组已经为空，处理线程进入休眠状态...");
Thread.Sleep(2);
}
}
///
/// 执行定时器的动作
///
private void DoTicket()
{
while (true)
{
Helper.ShowMsg("当前数据队列个数：" + _DataQueue.Count.ToString());
if (_DataQueue.Count > _CacheMaxNum)
{
while (true)
{
Helper.ShowMsg(string.Format("当前队列数：{0}，已经超出最大长度：{1},开始进行清理操作...", _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，开始休眠清理线程...");
break;
}
}
}
}
Thread.Sleep(_TimeSpan);
}
}
///
/// 线程进行睡眠等待
/// 如果当前负载压力大大超出了线程的处理能力
/// 那么需要进行延时调用
///
private void BlockThread()
{
if (_DataQueue.Count > _CacheMaxNum + _BlockNumExt)
{
Thread.Sleep(_BlockSpanTime);
}
}
#endregion
#region 公共方法
///
/// 开启服务线程
///
public void Start()
{
if (_runner == null)
{
StartRun();
}
else
{
if (_runner.IsAlive == false)
{
StartRun();
}
}
}
///
/// 关闭服务线程
///
public void Stop()
{
if (_runner != null)
{
_runner.Abort();
_runner = null;
}
}
///
/// 添加内容信息
///
/// 内容信息
/// true:缓存中不包含此值，队列添加成功，false:缓存中包含此值，队列添加失败
public bool AddItem(string item)
{
BlockThread();
item = Helper.MakeMd5(item);
if (_DataKey.ContainsKey(item))
{
return false;
}
else
{
_Myqueue.Enqueue(item);
return true;
}
}
///
/// 判断内容信息是否已经存在
///
/// 内容信息
/// true：信息已经存在于缓存中，false：信息不存在于缓存中
public bool CheckItem(string item)
{
item = Helper.MakeMd5(item);
return _DataKey.ContainsKey(item);
}
#endregion
}
} 模拟测试代码：
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("开始时间：{0}...", DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.ffff"));
Console.WriteLine("插入结果：{0}", _uck.AddItem(_example));
Console.WriteLine("结束时间：{0}", DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.ffff"));
//调整进程休眠时间，可以测试高并发的情况
//Thread.Sleep(1000);
}
}测试截图：
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