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C#如何使用Channel C#通道实现异步通信
Channel 是 .NET 轻量、线程安全的异步生产者-消费者通信原语,支持无界/有界模式,提供 WriteAsync/ReadAllAsync 等简洁 API,适用于后台任务、管道处理等场景,需调用 Complete() 通知结束,有界容量需权衡吞吐与延迟。

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Channel 是 .NET 提供的轻量、线程安全的异步生产者-消费者通信原语,适合在高并发、解耦任务间传递数据。它比 BlockingCollection 更现代,比手动管理 ConcurrentQueue + SemaphoreSlim 更简洁,尤其适合后台任务、管道处理、事件流等场景。

创建和配置 Channel

Channel 有无界(Unbounded)和有界(Bounded)两种类型,选择取决于你对内存控制和背压(backpressure)的需求:

  • 无界 Channel:缓冲区无限增长,适合吞吐优先、不担心内存溢出的场景(如日志采集)
    var channel = Channel.CreateUnbounded();
  • 有界 Channel:指定容量,写入时若满则默认等待(可设为丢弃或抛异常),适合需要流量控制的场景(如实时消息队列)
    var channel = Channel.CreateBounded(capacity: 100);

写入数据(Producer)

使用 Writer 写入,支持同步和异步方式。推荐用 WriteAsync 配合 await,尤其对有界 Channel 能自然等待空闲空间:

  • 写入单个值:await channel.Writer.WriteAsync("hello");
  • 批量写入(高效):await channel.Writer.WriteAsync(new[] {"a", "b", "c"});
  • 标记写入完成(通知消费者停止读取):channel.Writer.Complete();

读取数据(Consumer)

使用 Reader 读取,核心是 ReadAsync —— 它会挂起直到有数据或 Channel 关闭:

  • 基础读取循环:
    while (await channel.Reader.WaitToReadAsync())
      while (channel.Reader.TryRead(out var item))
        Console.WriteLine(item);
  • 更简洁写法(推荐):
    await foreach (var item in channel.Reader.ReadAllAsync())
      Console.WriteLine(item);
  • 注意:ReadAllAsync 会在 Writer.Complete() 后自动退出循环,无需手动判断。

组合多个 Channel 实现管道

Channel 天然适合构建链式处理管道。例如:接收原始日志 → 过滤 → 格式化 → 输出:

  • 启动一个后台任务做过滤:
    _ = Task.Run(async () => {
      await foreach (var line in input.Reader.ReadAllAsync())
        if (line.Contains("ERROR"))
          await filtered.Writer.WriteAsync(line);
      filtered.Writer.Complete();
    });
  • 后续环节消费 filtered Channel,彼此完全解耦,且自动异步流控。

基本上就这些。Channel 不复杂但容易忽略两点:一是别忘了调用 Complete() 告诉消费者“没新数据了”,二是有界 Channel 的容量设置要结合实际吞吐和延迟容忍度来权衡。