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C#實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)分離的五種方法小結(jié)

更新時(shí)間：2025年03月28日 11:40:37 作者：就是有點(diǎn)傻

在C#中實(shí)現(xiàn)分離功能通常指的是將不同的邏輯或責(zé)任分配到不同的類(lèi)或組件中,以增強(qiáng)代碼的可讀性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性,這通常涉及到設(shè)計(jì)模式、依賴(lài)注入和接口的使用,下面是一些在C#中實(shí)現(xiàn)分離功能的基本方法,需要的朋友可以參考下

1. 使用 ReaderWriterLockSlim

.NET 提供的高性能讀寫(xiě)鎖，支持以下模式：

讀模式（Read Lock）：允許多個(gè)線程同時(shí)讀取。
寫(xiě)模式（Write Lock）：獨(dú)占鎖，其他所有讀寫(xiě)操作都會(huì)被阻塞。

using System.Threading;
 
public class ReadWriteExample
{
    private readonly ReaderWriterLockSlim _lock = new ReaderWriterLockSlim();
    private int _sharedData = 0;
 
    // 讀操作
    public int ReadData()
    {
        _lock.EnterReadLock();
        try
        {
            return _sharedData;
        }
        finally
        {
            _lock.ExitReadLock();
        }
    }
 
    // 寫(xiě)操作
    public void WriteData(int value)
    {
        _lock.EnterWriteLock();
        try
        {
            _sharedData = value;
        }
        finally
        {
            _lock.ExitWriteLock();
        }
    }
}

優(yōu)點(diǎn)：

細(xì)粒度控制讀寫(xiě)操作。
支持遞歸鎖和超時(shí)機(jī)制。

缺點(diǎn)：

需要手動(dòng)管理鎖的獲取和釋放。

2. 使用 Concurrent 并發(fā)集合

.NET 的 System.Collections.Concurrent 命名空間提供了線程安全的集合類(lèi)，內(nèi)部已實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)分離邏輯：

ConcurrentDictionary<TKey, TValue>
ConcurrentQueue<T>
ConcurrentBag<T>

using System.Collections.Concurrent;
 
public class ConcurrentExample
{
    private readonly ConcurrentDictionary<string, int> _data = new();
 
    // 讀操作（無(wú)鎖）
    public int GetValue(string key)
    {
        return _data.TryGetValue(key, out int value) ? value : -1;
    }
 
    // 寫(xiě)操作（內(nèi)部使用細(xì)粒度鎖）
    public void UpdateValue(string key, int value)
    {
        _data.AddOrUpdate(key, value, (k, oldValue) => value);
    }
}

優(yōu)點(diǎn)：

開(kāi)箱即用，無(wú)需手動(dòng)管理鎖。
高性能，適合高頻讀寫(xiě)場(chǎng)景。

缺點(diǎn)：

靈活性較低，僅適用于預(yù)定義的集合類(lèi)型。

3. 基于 volatile 和內(nèi)存屏障（Memory Barrier）

適用于簡(jiǎn)單變量的讀寫(xiě)分離，通過(guò) volatile 關(guān)鍵字確保內(nèi)存可見(jiàn)性：

public class VolatileExample
{
    private volatile bool _flag = false;
    private int _data = 0;
 
    // 讀操作（無(wú)鎖）
    public int ReadData()
    {
        if (_flag)
            return _data;
        return -1;
    }
 
    // 寫(xiě)操作（需要同步）
    public void WriteData(int value)
    {
        Interlocked.Exchange(ref _data, value); // 原子寫(xiě)入
        Volatile.Write(ref _flag, true);        // 確保寫(xiě)入對(duì)其他線程可見(jiàn)
    }
}

優(yōu)點(diǎn)：

輕量級(jí)，適合簡(jiǎn)單場(chǎng)景。
無(wú)鎖讀操作。

缺點(diǎn)：

僅適用于簡(jiǎn)單類(lèi)型（如 int、bool）。
需要手動(dòng)處理內(nèi)存可見(jiàn)性。

4. 數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫(xiě)分離

在數(shù)據(jù)庫(kù)層面實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)分離（如主從架構(gòu)），C# 代碼通過(guò)不同連接字符串路由請(qǐng)求：

public class DatabaseRouter
{
    private static readonly string ReadConnectionString = "Server=ReadServer;...";
    private static readonly string WriteConnectionString = "Server=WriteServer;...";
 
    public IDbConnection GetReadConnection() => 
        new SqlConnection(ReadConnectionString);
 
    public IDbConnection GetWriteConnection() => 
        new SqlConnection(WriteConnectionString);
}
 
// 使用示例
using (var readConn = DatabaseRouter.GetReadConnection())
{
    // 執(zhí)行查詢(xún)操作
}
 
using (var writeConn = DatabaseRouter.GetWriteConnection())
{
    // 執(zhí)行更新操作
}

優(yōu)點(diǎn)：

直接利用數(shù)據(jù)庫(kù)主從復(fù)制特性。
減輕主庫(kù)壓力。

缺點(diǎn)：

需要數(shù)據(jù)庫(kù)支持主從同步。
可能存在數(shù)據(jù)同步延遲。

5. 基于不可變數(shù)據(jù)（Immutable Data）

通過(guò)每次修改生成新對(duì)象實(shí)現(xiàn)無(wú)鎖讀取（如使用 ImmutableList<T> 或自定義不可變類(lèi)型）：

using System.Collections.Immutable;
 
public class ImmutableExample
{
    private ImmutableList<int> _data = ImmutableList<int>.Empty;
 
    // 讀操作（無(wú)鎖）
    public int GetItem(int index)
    {
        return _data[index];
    }
 
    // 寫(xiě)操作（原子替換）
    public void AddItem(int item)
    {
        ImmutableInterlocked.Update(ref _data, list => list.Add(item));
    }
}

優(yōu)點(diǎn)：

完全無(wú)鎖讀取。
天然線程安全。

缺點(diǎn)：

頻繁修改可能產(chǎn)生內(nèi)存壓力。

選擇策略

場(chǎng)景	推薦方案
細(xì)粒度代碼級(jí)讀寫(xiě)控制	`ReaderWriterLockSlim`
高頻并發(fā)集合操作	`ConcurrentDictionary` 等并發(fā)集合
簡(jiǎn)單變量的讀寫(xiě)	`volatile` + `Interlocked`
數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)分離	主從架構(gòu) + 連接路由
高頻讀、低頻寫(xiě)	不可變數(shù)據(jù)（如 `ImmutableList`）