C#请求唯一性校验支持高并发的实现方法

使用场景描述：

　　网络请求中经常会遇到发送的请求，服务端响应是成功的，但是返回的时候出现网络故障，导致客户端无法接收到请求结果，那么客户端程序可能判断为网络故障，而重复发送同一个请求。当然如果接口中定义了请求结果查询接口，那么这种重复会相对少一些。特别是交易类的数据，这种操作更是需要避免重复发送请求。另外一种情况是用户过于快速的点击界面按钮，产生连续的相同内容请求，那么后端也需要进行过滤，这种一般出现在系统对接上，无法去控制第三方系统的业务逻辑，需要从自身业务逻辑里面去限定。

其他需求描述：

　　这类请求一般存在时间范围和高并发的特点，就是短时间内会出现重复的请求，因此对模块需要支持高并发性。

技术实现：

　　对请求的业务内容进行MD5摘要，并且将MD5摘要存储到缓存中，每个请求数据都通过这个一个公共的调用的方法进行判断。

代码实现：

　　公共调用代码 UniqueCheck 采用单例模式创建唯一对象，便于在多线程调用的时候，只访问一个统一的缓存库

/*
     * volatile就像大家更熟悉的const一样，volatile是一个类型修饰符（type specifier）。
     * 它是被设计用来修饰被不同线程访问和修改的变量。
     * 如果没有volatile，基本上会导致这样的结果：要么无法编写多线程程序，要么编译器失去大量优化的机会。
     */
    private static readonly object lockHelper = new object();

    private volatile static UniqueCheck _instance;    

    /// <summary>
    /// 获取单一实例
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public static UniqueCheck GetInstance()
    {
      if (_instance == null)
      {
        lock (lockHelper)
        {
          if (_instance == null)
            _instance = new UniqueCheck();
        }
      }
      return _instance;
    }

　　这里需要注意volatile的修饰符，在实际测试过程中，如果没有此修饰符，在高并发的情况下会出现报错。

　　自定义一个可以进行并发处理队列，代码如下：ConcurrentLinkedQueue

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace PackgeUniqueCheck
{
  /// <summary>
  /// 非加锁并发队列，处理100个并发数以内
  /// </summary>
  /// <typeparam name="T"></typeparam>
  public class ConcurrentLinkedQueue<T>
  {
    private class Node<K>
    {
      internal K Item;
      internal Node<K> Next;

      public Node(K item, Node<K> next)
      {
        this.Item = item;
        this.Next = next;
      }
    }

    private Node<T> _head;
    private Node<T> _tail;

    public ConcurrentLinkedQueue()
    {
      _head = new Node<T>(default(T), null);
      _tail = _head;
    }

    public bool IsEmpty
    {
      get { return (_head.Next == null); }
    }
    /// <summary>
    /// 进入队列
    /// </summary>
    /// <param name="item"></param>
    public void Enqueue(T item)
    {
      Node<T> newNode = new Node<T>(item, null);
      while (true)
      {
        Node<T> curTail = _tail;
        Node<T> residue = curTail.Next;

        //判断_tail是否被其他process改变
        if (curTail == _tail)
        {
          //A 有其他process执行C成功，_tail应该指向新的节点
          if (residue == null)
          {
            //C 其他process改变了tail节点，需要重新取tail节点
            if (Interlocked.CompareExchange<Node<T>>(
             ref curTail.Next, newNode, residue) == residue)
            {
              //D 尝试修改tail
              Interlocked.CompareExchange<Node<T>>(ref _tail, newNode, curTail);
              return;
            }
          }
          else
          {
            //B 帮助其他线程完成D操作
            Interlocked.CompareExchange<Node<T>>(ref _tail, residue, curTail);
          }
        }
      }
    }
    /// <summary>
    /// 队列取数据
    /// </summary>
    /// <param name="result"></param>
    /// <returns></returns>
    public bool TryDequeue(out T result)
    {
      Node<T> curHead;
      Node<T> curTail;
      Node<T> next;
      while (true)
      {
        curHead = _head;
        curTail = _tail;
        next = curHead.Next;
        if (curHead == _head)
        {
          if (next == null)　//Queue为空
          {
            result = default(T);
            return false;
          }
          if (curHead == curTail) //Queue处于Enqueue第一个node的过程中
          {
            //尝试帮助其他Process完成操作
            Interlocked.CompareExchange<Node<T>>(ref _tail, next, curTail);
          }
          else
          {
            //取next.Item必须放到CAS之前
            result = next.Item;
            //如果_head没有发生改变，则将_head指向next并退出
            if (Interlocked.CompareExchange<Node<T>>(ref _head,
             next, curHead) == curHead)
              break;
          }
        }
      }
      return true;
    }
    /// <summary>
    /// 尝试获取最后一个对象
    /// </summary>
    /// <param name="result"></param>
    /// <returns></returns>
    public bool TryGetTail(out T result)
    {
      result = default(T);
      if (_tail == null)
      {
        return false;
      }
      result = _tail.Item;
      return true;
    }
  }
}

虽然是一个非常简单的唯一性校验逻辑，但是要做到高效率，高并发支持，高可靠性，以及低内存占用，需要实现这样的需求，需要做细致的模拟测试。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Collections;

namespace PackgeUniqueCheck
{
  public class UniqueCheck
  {
    /*
     * volatile就像大家更熟悉的const一样，volatile是一个类型修饰符（type specifier）。
     * 它是被设计用来修饰被不同线程访问和修改的变量。
     * 如果没有volatile，基本上会导致这样的结果：要么无法编写多线程程序，要么编译器失去大量优化的机会。
     */
    private static readonly object lockHelper = new object();

    private volatile static UniqueCheck _instance;    

    /// <summary>
    /// 获取单一实例
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public static UniqueCheck GetInstance()
    {
      if (_instance == null)
      {
        lock (lockHelper)
        {
          if (_instance == null)
            _instance = new UniqueCheck();
        }
      }
      return _instance;
    }

    private UniqueCheck()
    {
      //创建一个线程安全的哈希表，作为字典缓存
      _DataKey = Hashtable.Synchronized(new Hashtable());
      Queue myqueue = new Queue();
      _DataQueue = Queue.Synchronized(myqueue);
      _Myqueue = new ConcurrentLinkedQueue<string>();
      _Timer = new Thread(DoTicket);
      _Timer.Start();
    }

    #region 公共属性设置
    /// <summary>
    /// 设定定时线程的休眠时间长度：默认为1分钟
    /// 时间范围：1-7200000,值为1毫秒到2小时
    /// </summary>
    /// <param name="value"></param>
    public void SetTimeSpan(int value)
    {
      if (value > 0&& value <=7200000)
      {
        _TimeSpan = value;
      }
    }
    /// <summary>
    /// 设定缓存Cache中的最大记录条数
    /// 值范围：1-5000000,1到500万
    /// </summary>
    /// <param name="value"></param>
    public void SetCacheMaxNum(int value)
    {
      if (value > 0 && value <= 5000000)
      {
        _CacheMaxNum = value;
      }
    }
    /// <summary>
    /// 设置是否在控制台中显示日志
    /// </summary>
    /// <param name="value"></param>
    public void SetIsShowMsg(bool value)
    {
      Helper.IsShowMsg = value;
    }
    /// <summary>
    /// 线程请求阻塞增量
    /// 值范围：1-CacheMaxNum，建议设置为缓存最大值的10%-20%
    /// </summary>
    /// <param name="value"></param>
    public void SetBlockNumExt(int value)
    {
      if (value > 0 && value <= _CacheMaxNum)
      {
        _BlockNumExt = value;
      }
    }
    /// <summary>
    /// 请求阻塞时间
    /// 值范围：1-max，根据阻塞增量设置请求阻塞时间
    /// 阻塞时间越长，阻塞增量可以设置越大，但是请求实时响应就越差
    /// </summary>
    /// <param name="value"></param>
    public void SetBlockSpanTime(int value)
    {
      if (value > 0)
      {
        _BlockSpanTime = value;
      }
    }
    #endregion

    #region 私有变量
    /// <summary>
    /// 内部运行线程
    /// </summary>
    private Thread _runner = null;
    /// <summary>
    /// 可处理高并发的队列
    /// </summary>
    private ConcurrentLinkedQueue<string> _Myqueue = null;
    /// <summary>
    /// 唯一内容的时间健值对
    /// </summary>
    private Hashtable _DataKey = null;
    /// <summary>
    /// 内容时间队列
    /// </summary>
    private Queue _DataQueue = null;
    /// <summary>
    /// 定时线程的休眠时间长度：默认为1分钟
    /// </summary>
    private int _TimeSpan = 3000;
    /// <summary>
    /// 定时计时器线程
    /// </summary>
    private Thread _Timer = null;
    /// <summary>
    /// 缓存Cache中的最大记录条数
    /// </summary>
    private int _CacheMaxNum = 500000;
    /// <summary>
    /// 线程请求阻塞增量
    /// </summary>
    private int _BlockNumExt = 10000;
    /// <summary>
    /// 请求阻塞时间
    /// </summary>
    private int _BlockSpanTime = 100;
    #endregion

    #region 私有方法
    private void StartRun()
    {
      _runner = new Thread(DoAction);
      _runner.Start();
      Helper.ShowMsg("内部线程启动成功！");
    }

    private string GetItem()
    {
      string tp = string.Empty;
      bool result = _Myqueue.TryDequeue(out tp);
      return tp;
    }
    /// <summary>
    /// 执行循环操作
    /// </summary>
    private void DoAction()
    {
      while (true)
      {
        while (!_Myqueue.IsEmpty)
        {
          string item = GetItem();
          _DataQueue.Enqueue(item);
          if (!_DataKey.ContainsKey(item))
          {
            _DataKey.Add(item, DateTime.Now);
          }
        }
        //Helper.ShowMsg("当前数组已经为空，处理线程进入休眠状态...");
        Thread.Sleep(2);
      }
    }
    /// <summary>
    /// 执行定时器的动作
    /// </summary>
    private void DoTicket()
    {
      while (true)
      {
        Helper.ShowMsg("当前数据队列个数：" + _DataQueue.Count.ToString());
        if (_DataQueue.Count > _CacheMaxNum)
        {
          while (true)
          {
            Helper.ShowMsg(string.Format("当前队列数：{0}，已经超出最大长度：{1},开始进行清理操作...", _DataQueue.Count, _CacheMaxNum.ToString()));
            string item = _DataQueue.Dequeue().ToString();
            if (!string.IsNullOrEmpty(item))
            {
              if (_DataKey.ContainsKey(item))
              {
                _DataKey.Remove(item);
              }
              if (_DataQueue.Count <= _CacheMaxNum)
              {
                Helper.ShowMsg("清理完成，开始休眠清理线程...");
                break;
              }
            }
          }
        }
        Thread.Sleep(_TimeSpan);
      }
    }

    /// <summary>
    /// 线程进行睡眠等待
    /// 如果当前负载压力大大超出了线程的处理能力
    /// 那么需要进行延时调用
    /// </summary>
    private void BlockThread()
    {
      if (_DataQueue.Count > _CacheMaxNum + _BlockNumExt)
      {
        Thread.Sleep(_BlockSpanTime);
      }
    }
    #endregion

    #region 公共方法
    /// <summary>
    /// 开启服务线程
    /// </summary>
    public void Start()
    {
      if (_runner == null)
      {
        StartRun();
      }
      else
      {
        if (_runner.IsAlive == false)
        {
          StartRun();
        }
      }

    }
    /// <summary>
    /// 关闭服务线程
    /// </summary>
    public void Stop()
    {
      if (_runner != null)
      {
        _runner.Abort();
        _runner = null;
      }
    }

    /// <summary>
    /// 添加内容信息
    /// </summary>
    /// <param name="item">内容信息</param>
    /// <returns>true:缓存中不包含此值，队列添加成功，false:缓存中包含此值，队列添加失败</returns>
    public bool AddItem(string item)
    {
      BlockThread();
      item = Helper.MakeMd5(item);
      if (_DataKey.ContainsKey(item))
      {
        return false;
      }
      else
      {
        _Myqueue.Enqueue(item);
        return true;
      }
    }
    /// <summary>
    /// 判断内容信息是否已经存在
    /// </summary>
    /// <param name="item">内容信息</param>
    /// <returns>true：信息已经存在于缓存中，false：信息不存在于缓存中</returns>
    public bool CheckItem(string item)
    {
      item = Helper.MakeMd5(item);
      return _DataKey.ContainsKey(item);
    }
    #endregion  

  }
}

模拟测试代码：

private static string _example = Guid.NewGuid().ToString();

    private static UniqueCheck _uck = null;

    static void Main(string[] args)
    {
      _uck = UniqueCheck.GetInstance();
      _uck.Start();
      _uck.SetIsShowMsg(false);
      _uck.SetCacheMaxNum(20000000);
      _uck.SetBlockNumExt(1000000);
      _uck.SetTimeSpan(6000);

      _uck.AddItem(_example);
      Thread[] threads = new Thread[20];

      for (int i = 0; i < 20; i++)
      {
        threads[i] = new Thread(AddInfo);
        threads[i].Start();
      }

      Thread checkthread = new Thread(CheckInfo);
      checkthread.Start();

      string value = Console.ReadLine();

      checkthread.Abort();
      for (int i = 0; i < 50; i++)
      {
        threads[i].Abort();
      }
      _uck.Stop();
    }

    static void AddInfo()
    {
      while (true)
      {
        _uck.AddItem(Guid.NewGuid().ToString());
      }
    }

    static void CheckInfo()
    {
      while (true)
      {
        Console.WriteLine("开始时间：{0}...", DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.ffff"));
        Console.WriteLine("插入结果：{0}", _uck.AddItem(_example));
        Console.WriteLine("结束时间：{0}", DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.ffff"));
　　　　　　　　　 //调整进程休眠时间，可以测试高并发的情况
        //Thread.Sleep(1000);
      }

    }

测试截图：

总结

以上就是我在处理客户端真实IP的方法，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，谢谢大家对我们的支持。