C#環(huán)形緩沖區(qū)（隊列）完全實現(xiàn)

來源：本站原創(chuàng)|時間：2020-01-10|欄目：C#教程|點擊：次

公司項目中經常設計到串口通信，TCP通信，而且大多都是實時的大數據的傳輸，然后大家都知道協(xié)議通訊肯定涉及到什么，封包、拆包、粘包、校驗……什么鬼的概念一大堆，說簡單點兒就是要一個高效率可復用的緩存區(qū)。按照碼農的慣性思維就是去百度、谷歌搜索看有沒有現(xiàn)成的東西可以直接拿來用，然而我并沒有找到，好吧不是很難的東西自己實現(xiàn)一個唄。開扯……

為什么要用環(huán)形隊列？
環(huán)形隊列是在實際編程極為有用的數據結構,它有如下特點：
它是一個首尾相連的FIFO的數據結構，采用數組的線性空間,數據組織簡單。能很快知道隊列是否滿為空。能以很快速度的來存取數據。
因為有簡單高效的原因，甚至在硬件都實現(xiàn)了環(huán)形隊列。

C#完全實現(xiàn)（可直接使用）
鄙人新手這份代碼肯定有不足之處，望大家指出交流，涉及到的多線程同步問題請調用者完成，不廢話直接上代碼。

 public class RingBufferManager
{
  public byte[] Buffer { get; set; } // 存放內存的數組
  public int DataCount { get; set; } // 寫入數據大小
  public int DataStart { get; set; } // 數據起始索引
  public int DataEnd { get; set; }  // 數據結束索引
  public RingBufferManager(int bufferSize)
  {
    DataCount = 0; DataStart = 0; DataEnd = 0;
    Buffer = new byte[bufferSize];
  }

  public byte this[int index]
  {
    get
    {
      if (index >= DataCount) throw new Exception("環(huán)形緩沖區(qū)異常，索引溢出");
      if (DataStart + index < Buffer.Length)
      {
        return Buffer[DataStart + index];
      }
      else 
      {
        return Buffer[(DataStart + index) - Buffer.Length];
      }
    }
  }

  public int GetDataCount() // 獲得當前寫入的字節(jié)數
  {
    return DataCount;
  }

  public int GetReserveCount() // 獲得剩余的字節(jié)數
  {
    return Buffer.Length - DataCount;
  }

  public void Clear()
  {
    DataCount = 0;
  }

  public void Clear(int count) // 清空指定大小的數據
  {
    if (count >= DataCount) // 如果需要清理的數據大于現(xiàn)有數據大小，則全部清理
    {
      DataCount = 0;
      DataStart = 0;
      DataEnd = 0;
    }
    else
    {
      if (DataStart + count >= Buffer.Length)
      {
        DataStart = (DataStart + count) - Buffer.Length;
      }
      else 
      {
        DataStart += count;
      }
      DataCount -= count;
    }
  }

  public void WriteBuffer(byte[] buffer, int offset, int count)
  {
    Int32 reserveCount = Buffer.Length - DataCount;
    if (reserveCount >= count)             // 可用空間夠使用
    {
      if (DataEnd + count < Buffer.Length)      // 數據沒到結尾
      {
        Array.Copy(buffer, offset, Buffer, DataEnd, count);
        DataEnd += count;
        DataCount += count;
      }
      else      // 數據結束索引超出結尾 循環(huán)到開始
      {
        System.Diagnostics.Debug.WriteLine("緩存重新開始....");
        Int32 overflowIndexLength = (DataEnd + count) - Buffer.Length;   // 超出索引長度
        Int32 endPushIndexLength = count - overflowIndexLength;       // 填充在末尾的數據長度
        Array.Copy(buffer, offset, Buffer, DataEnd, endPushIndexLength);
        DataEnd = 0;
        offset += endPushIndexLength;
        DataCount += endPushIndexLength;
        if (overflowIndexLength != 0)
        {
          Array.Copy(buffer, offset, Buffer, DataEnd, overflowIndexLength);
        }
        DataEnd += overflowIndexLength;                   // 結束索引
        DataCount += overflowIndexLength;                  // 緩存大小
      }
    }
    else 
    {
      // 緩存溢出，不處理
    }
  }

  public void ReadBuffer(byte[] targetBytes,Int32 offset, Int32 count) 
  {
    if (count > DataCount) throw new Exception("環(huán)形緩沖區(qū)異常，讀取長度大于數據長度");
    Int32 tempDataStart = DataStart;
    if (DataStart + count < Buffer.Length)
    {
      Array.Copy(Buffer, DataStart, targetBytes, offset, count);
    }
    else 
    {
      Int32 overflowIndexLength = (DataStart + count) - Buffer.Length;  // 超出索引長度
      Int32 endPushIndexLength = count - overflowIndexLength;       // 填充在末尾的數據長度
      Array.Copy(Buffer, DataStart, targetBytes, offset, endPushIndexLength);
      
      offset += endPushIndexLength;
      
      if (overflowIndexLength != 0)
      {
        Array.Copy(Buffer, 0, targetBytes, offset, overflowIndexLength);
      }
    }
  }


  public void WriteBuffer(byte[] buffer)
  {
    WriteBuffer(buffer, 0, buffer.Length);
  }

}

調用實例
生產

 int len = sConn.Receive(receiveBuffer, 0, receiveBuffer.Length, SocketFlags.None, out se);
if (len <= 0) throw new Exception("disconnect..");
if (len > 0)
{
  lock (LockReceiveBuffer)
  {
    while (len + receiveBufferManager.DataCount > MAX_BUFFER_LEN)    // 緩存溢出處理
    {
      Monitor.Wait(LockReceiveBuffer,10000);
    }
    receiveBufferManager.WriteBuffer(receiveBuffer, 0, len);
    Monitor.PulseAll(LockReceiveBuffer);
  }
}

消費

 lock (LockReceiveBuffer)
{
  freame_byte = new byte[frameLen];
  receiveBufferManager.ReadBuffer(freame_byte, 0, frameLen);
  receiveBufferManager.Clear(frameLen);
｝

驗證
TCP大數據連續(xù)測試一周沒出現(xiàn)問題內存問題。

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持我們。

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