ASP.NET Core 系列之并发冲突的深入理解

简介

在网络应用程序中，随着用户数量的增加，往往会导致并发请求的出现，而并发请求可能会导致冲突，从而导致系统出现各种错误和异常。在 ASP.NET Core 中，我们可以使用各种技术来解决并发冲突问题，本文将深入理解这些技术的原理和实践。

基本概念

在开始讲解并发冲突的解决方案之前，我们需要先了解一些基本概念：

• 并发：指两个或多个操作在同一时间内进行，并且涉及相同的数据。
• 队列：指将多个请求按顺序排队进行处理的机制。
• 锁：指一种机制，可以限制对共享资源的访问，从而防止并发访问和冲突。常见的锁包括互斥锁和读写锁。
• 事务：指一组操作，要么全部成功，要么全部失败。事务通常用于处理并发访问和冲突，以保证数据的一致性和完整性。

并发冲突的解决方案

方案一：使用锁

使用锁是解决并发冲突的一种常见方案。在 ASP.NET Core 中，我们可以使用 lock 关键字或 SemaphoreSlim 类来实现锁的机制。下面是一个使用 lock 关键字的示例代码：

private static object _lockObj = new object();

public void DoSomething()
{
    lock(_lockObj)
    {
        // do something that needs to be synchronized
    }
}

SemaphoreSlim 类提供了更高效的锁机制，可以让多个线程同时进入关键代码段：

private static SemaphoreSlim _lock = new SemaphoreSlim(1);

public async Task DoSomethingAsync()
{
    await _lock.WaitAsync();

    try
    {
        // do something that needs to be synchronized
    }
    finally
    {
        _lock.Release();
    }
}

方案二：使用队列

使用队列是另一种解决并发冲突的方案。在 ASP.NET Core 中，我们可以使用 BlockingCollection 和 TaskCompletionSource 类来实现队列的机制。下面是一个使用 BlockingCollection 类的示例代码：

private static BlockingCollection<Action> _queue = new BlockingCollection<Action>();

public void EnqueueAction(Action action)
{
    _queue.Add(action);
}

public async Task ProcessQueueAsync()
{
    foreach(var action in _queue.GetConsumingEnumerable())
    {
        await Task.Run(action);
    }
}

使用 TaskCompletionSource 类可以更加灵活地处理队列上的任务，下面是一个示例代码：

private static Queue<TaskCompletionSource<object>> _queue = new Queue<TaskCompletionSource<object>>();
private static object _lockObj = new object();

public Task<object> EnqueueTaskAsync()
{
    var tcs = new TaskCompletionSource<object>();

    lock(_lockObj)
    {
        _queue.Enqueue(tcs);
    }

    ProcessQueueAsync();

    return tcs.Task;
}

private async Task ProcessQueueAsync()
{
    TaskCompletionSource<object> tcs = null;

    lock(_lockObj)
    {
        if(_queue.Count > 0)
        {
            tcs = _queue.Dequeue();
        }
    }

    if(tcs != null)
    {
        try
        {
            // do something that needs to be synchronized
            // ...
            tcs.SetResult(result);
        }
        catch(Exception ex)
        {
            tcs.SetException(ex);
        }

        await ProcessQueueAsync();
    }
}

示例说明

示例一：使用锁解决并发冲突

假设有一个购买商品的功能，多个用户可以同时进行购买操作。但是由于商品库存量有限，需要防止库存被超卖。此时，我们可以使用 lock 关键字来实现锁的机制，防止多个用户同时购买同一件商品。

private static object _lockObj = new object();

public async Task BuyProductAsync(int productId, int quantity)
{
    lock(_lockObj)
    {
        var product = _context.Products.Find(productId);

        if(product != null && product.Stock >= quantity)
        {
            product.Stock -= quantity;
            _context.SaveChanges();
        }
        else
        {
            throw new Exception("Failed to buy the product due to insufficient stock.");
        }
    }
}

示例二：使用队列解决并发冲突

假设有一个邮件发送功能，需要同时发送多封邮件。但是由于发送邮件的服务器限制每个用户每分钟只能发送一定数量的邮件，因此需要实现队列的机制，让多个邮件请求排队进行处理。此时，我们可以使用 BlockingCollection 类来实现队列的机制。

private static BlockingCollection<string> _queue = new BlockingCollection<string>();

public async Task SendEmailAsync(string email)
{
    _queue.Add(email);
}

public async Task ProcessQueueAsync()
{
    foreach(var email in _queue.GetConsumingEnumerable())
    {
        await SendEmailInternalAsync(email);
        await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(60));
    }
}

private async Task SendEmailInternalAsync(string email)
{
    // send the email
}

结论

在 ASP.NET Core 中，解决并发冲突的问题是非常重要的，它不仅能够提高系统的性能和稳定性，还能够保证数据的一致性和完整性。本文介绍了两种解决方案：使用锁和使用队列。根据具体的场景和需求，我们可以选择不同的方案来解决并发冲突问题。