??作者：科技、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)優(yōu)質創(chuàng)作者
??專注領域：.Net技術、軟件架構、人工智能、數(shù)字化轉型、DeveloperSharp、微服務、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造
??歡迎關注我（Net數(shù)字智慧化基地），里面有很多高價值技術文章，是你刻苦努力也積累不到的經(jīng)驗，能助你快速成長。升職+漲薪??！
????????.NET社區(qū)的朋友們好，今天我們來聊聊一個關于高性能I/O的重磅話題——System.IO.Pipelines。你是否曾在.NET環(huán)境中處理密集型I/O任務時感到困惑？是否為了追求性能的極致而苦惱于代碼的復雜與維護？不要擔心，這篇文章將為你揭開?System.IO.Pipelines?的神秘面紗，帶你突破性能的極限，同時保持代碼的簡潔和可維護性。
????????首先，我們回顧一下傳統(tǒng)的.NET I/O編程方式。在常規(guī)的I/O操作中，我們不得不處理大量繁瑣的樣板代碼，以及許多專門的、錯綜復雜的邏輯流。舉個例子，一個典型的TCP服務器可能需要處理以'\n'分隔的行消息，代碼可能是這樣的：
async Task ProcessLinesAsync(NetworkStream stream) {var buffer = new byte[1024];await stream.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length);// 處理緩沖區(qū)中的單個行ProcessLine(buffer);}
????????然而上述代碼隱藏了一些常見的問題：讀取不完整的數(shù)據(jù)，忽略ReadAsync的返回結果，沒法處理多條消息，每次讀取還得分配一個新的byte數(shù)組。針對這些問題，解決方案通常涉及到更多樣板代碼的編寫，加劇了維護的難度，例如下面這段代碼就比較復雜。
async Task ProcessLinesAsync(NetworkStream stream)
{
byte[] buffer = ArrayPool<byte>.Shared.Rent(1024);
var bytesBuffered = 0;
var bytesConsumed = 0;
while (true)
{
// Calculate the amount of bytes remaining in the buffer.
var bytesRemaining = buffer.Length - bytesBuffered;
if (bytesRemaining == 0)
{
// Double the buffer size and copy the previously buffered data into the new buffer.
var newBuffer = ArrayPool<byte>.Shared.Rent(buffer.Length * 2);
Buffer.BlockCopy(buffer, 0, newBuffer, 0, buffer.Length);
// Return the old buffer to the pool.
ArrayPool<byte>.Shared.Return(buffer);
buffer = newBuffer;
bytesRemaining = buffer.Length - bytesBuffered;
}
var bytesRead = await stream.ReadAsync(buffer, bytesBuffered, bytesRemaining);
if (bytesRead == 0)
{
// EOF
break;
}
// Keep track of the amount of buffered bytes.
bytesBuffered += bytesRead;
var linePosition = -1;
do
{
// Look for a EOL in the buffered data.
linePosition = Array.IndexOf(buffer, (byte)'\n', bytesConsumed,
bytesBuffered - bytesConsumed);
if (linePosition >= 0)
{
// Calculate the length of the line based on the offset.
var lineLength = linePosition - bytesConsumed;
// Process the line.
ProcessLine(buffer, bytesConsumed, lineLength);
// Move the bytesConsumed to skip past the line consumed (including \n).
bytesConsumed += lineLength + 1;
}
}
while (linePosition >= 0);
}
}????????但現(xiàn)在，有了?System.IO.Pipelines，一切都變得不同了。這是一個針對所有.NET實現(xiàn)（包括.NET Standard）的庫，致力于簡化高性能I/O操作的實施。它通過提供流數(shù)據(jù)的高效分析模式，顯著降低了代碼復雜性。
var pipe = new Pipe();PipeReader reader = pipe.Reader;PipeWriter?writer?=?pipe.Writer;
????????通過創(chuàng)建一個Pipe實例，我們得到了PipeReader和PipeWriter對象，可以進行流式的讀寫操作。數(shù)據(jù)的緩沖、內存管理等復雜性都由管道負責，你只需要關心核心的業(yè)務邏輯。
????????比如以下代碼展示了如何構建一個使用管道的簡單TCP服務器：
async Task ProcessLinesAsync(Socket socket) {var pipe = new Pipe();Task writing = FillPipeAsync(socket, pipe.Writer);Task reading = ReadPipeAsync(pipe.Reader);await Task.WhenAll(reading, writing);}
????????這里面有兩大亮點：
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緩沖池的使用：借助
ArrayPool<byte>來避免重復內存分配，讓內存使用更加高效。 -
緩沖區(qū)擴展：當緩沖區(qū)數(shù)據(jù)不足時，通過擴展而不是重新分配，提升了性能。
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????????System.IO.Pipelines的使用不僅可以幫助我們避免內存拷貝和多余的分配，而且它還引入了反壓（back pressure）的概念，有效管理數(shù)據(jù)流量，防止生產(chǎn)者速度過快導致消費者跟不上。
????????接下來，我們來談談這個庫真正的殺手級特性：PipeReader和PipeWriter。這兩個類簡化了流處理中的數(shù)據(jù)讀取和寫入，使得異步讀寫操作變得異常輕松。特別是在處理網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流或文件I/O時，管道提供了無縫的緩沖區(qū)管理和數(shù)據(jù)解析，極大降低了出錯的風險，杜絕了內存泄漏。
????????但高性能I/O不僅僅是技術問題。它也是個設計問題。System.IO.Pipelines不僅考慮了性能，更在設計上給我們帶來了開發(fā)上的便捷。例如，我們可以很容易地設置閾值來平衡讀寫速度，使用PipeScheduler來精細控制異步操作的調度。
????????總之，System.IO.Pipelines就像是.NET I/O操作的一場革命。它的設計緊跟現(xiàn)代應用的需求，通過內置的高效內存管理來最大化性能，同時將復雜性控制在了最低。如果你還沒有嘗試這一功能強大的庫，是時候動手試試了！
????????在后續(xù)的文章中，我們將舉一些實際示例，詳細探討如何在你的應用程序中利用System.IO.Pipelines來構建快速、可靠、可維護的數(shù)據(jù)處理邏輯。敬請關注我們的公眾號，深入.NET的性能世界，賦能你的開發(fā)旅程！
????????如果你對這個話題感興趣，或者有遇到相關的挑戰(zhàn)和問題，歡迎在評論區(qū)留言交流。我們一起討論，共同進步。別忘了點贊和關注，讓我們在.NET的世界里一起High起來！文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-838416.html
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