快捷導(dǎo)航

C#中通過LRU實現(xiàn)通用高效的超時連接探測

更新時間：2018年11月13日 10:56:39 作者：smark

這篇文章主要介紹了c#中通過LRU實現(xiàn)通用高效的超時連接探測，非常不錯，具有一定的參考借鑒價值 ,需要的朋友可以參考下

編寫網(wǎng)絡(luò)通訊都要面對一個問題，就是要把很久不存活的死連接清除，如果不這樣做那死連接最終會占用大量內(nèi)存影響服務(wù)運作！在實現(xiàn)過程中一般都會使用ping,pong原理，通過ping,pong來更新連接的時效性，最后通過掃描連接列表來清除掉。雖然這種做法比較簡單，但很難抽取出通用性的封裝，掃描整個列表復(fù)雜度也比較高。以下講解如何通過LRU算法實現(xiàn)一個通用高效的探測超時連接功能類。

什么是LRU

在這里還是要大概介紹一下LRU，LRU算法的設(shè)計原則是：如果一個數(shù)據(jù)在最近一段時間沒有被訪問到，那么在將來它被訪問的可能性也很小.也就是說，當(dāng)限定的空間已存滿數(shù)據(jù)時，應(yīng)當(dāng)把最久沒有被訪問到的數(shù)據(jù)淘汰.當(dāng)然在這里并不需要使用到自動淘汰機制，只需要把未位到達(dá)超時的連接清除即可。

在C#中如何實現(xiàn)LRU

C#并不存在這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不過有一個結(jié)構(gòu)很適合實現(xiàn)LRU，這個結(jié)構(gòu)就是LinkedList雙向鏈表，通過以下結(jié)構(gòu)圖就容易理解通過LinkedList實現(xiàn)LRU

通過LinkedList的功能我們可以把活越項先移出來，然后再把項移到頭部。在這里需要注意LinkedList的Remove方法，它有兩個重載版本，兩個版本的復(fù)雜度不一樣。一個是O(n)一個是O(1)所以使用上一定要注意，否則在數(shù)據(jù)多的情況下效率差別巨大(這些細(xì)節(jié)都可以通過源代碼來查看)！

代碼實現(xiàn)

前面已經(jīng)大概講述的原理，接下來要做的就是代碼實現(xiàn)了。第一步需要制訂一個基礎(chǔ)可控測對象規(guī)則接口，這樣就可以讓現(xiàn)有的已經(jīng)實現(xiàn)的功能實現(xiàn)它并可得到相關(guān)功能的支持。

public interface IDetector
  {
    double ActiveTime
    { get; set; }
    LinkedListNode<IDetector> DetectorNode
    {
      get;
      set;
    }
  }

接口定義了兩個屬性，一個是最近活越時間，另一個就是LinkedListNode<IDetector>這個屬性比交關(guān)鍵，通過LinkedListNode<IDetector>可以讓LinkedList在Remove時復(fù)雜度為O(1).接下來就要針對基于LRU算法處理超時制定一個應(yīng)用規(guī)則

 public interface ILRUDetector
  {
    void Update(IDetector item);
    void Detection(int timeout);
    double GetTime();
    Action<IList<IDetector>> Timeout { get; set; }
  }

規(guī)則也是比較簡單，Update用于更新跟蹤對象，一般在處理接受ping或pong包后進(jìn)行調(diào)用；Detection方法是探測超出指定時間的對象，時間當(dāng)位是毫秒，如果存在有超時的對象則觸發(fā)Timeout事件；GetTime是獲取探測器已經(jīng)運行的時間單位毫秒！規(guī)則定好了那接著要做的事實就是要實現(xiàn)它:

 class LRUDetector : ILRUDetector, IDisposable
  {
    public LRUDetector()
    {
      mTimeWatch = new System.Diagnostics.Stopwatch();
      mTimeWatch.Restart();
    }
    private Buffers.XSpinLock xSpinLock = new Buffers.XSpinLock();
    private System.Diagnostics.Stopwatch mTimeWatch;
    private LinkedList<IDetector> mItems = new LinkedList<IDetector>();
    public Action<IList<IDetector>> Timeout
    {
      get; set;
    }
    public void Detection(int timeout)
    {
      double time = GetTime();
      List<IDetector> result = new List<IDetector>();
      using (xSpinLock.Enter())
      {
        LinkedListNode<IDetector> last = mItems.Last;
        while (last != null && (time - last.Value.ActiveTime) > timeout)
        {
          mItems.Remove(last);
          result.Add(last.Value);
          last.Value.DetectorNode = null;
          last = mItems.Last;
        }
      }
      if (Timeout != null && result.Count > 0)
        Timeout(result);
    }
    public void Update(IDetector item)
    {
      using (xSpinLock.Enter())
      {
        if (item.DetectorNode == null)
          item.DetectorNode = new LinkedListNode<IDetector>(item);
        item.ActiveTime = GetTime();
        if (item.DetectorNode.List == mItems)
          mItems.Remove(item.DetectorNode);
        mItems.AddFirst(item);
      }
    }
    public void Dispose()
    {
      mItems.Clear();
    }
    public double GetTime()
    {
      return mTimeWatch.Elapsed.TotalMilliseconds;
    }
  }

代碼并不復(fù)雜，相信不用過多解釋也能看懂相關(guān)操作原理。

測試

既然功能已經(jīng)實現(xiàn)，接下來就要對代碼進(jìn)行測試看運行效果。測試代碼比較簡單首先開啟一個Timer定時執(zhí)行Detection,另外開一個線程去調(diào)用Update方法

class Program
  {
    public class TestDetector : IDetector
    {
      public double ActiveTime { get; set; }
      public string Name { get; set; }
      public LinkedListNode<IDetector> DetectorNode { get; set; }
    }
    static void Main(string[] args)
    {
      LRUDetector lRUDetector = new LRUDetector();
      lRUDetector.Timeout = (items) =>
      {
        foreach (TestDetector item in items)
          Console.WriteLine($"{(item.Name)} timeout {lRUDetector.GetTime() - item.ActiveTime}ms");
      };
      System.Threading.Timer timer = null;
      timer = new System.Threading.Timer(o =>
      {
        timer.Change(-1, -1);
        lRUDetector.Detection(5000);
        timer.Change(5000, 5000);
      }, null, 5000, 5000);
      System.Threading.ThreadPool.QueueUserWorkItem(o =>
      {
        int i = 0;
        while (true)
        {
          System.Threading.Thread.Sleep(500);
          i++;
          TestDetector testDetector = new TestDetector();
          testDetector.Name = "my name is " + i;
          lRUDetector.Update(testDetector);
        }
      });
      Console.Read();
    }
  }

運行效果: