C#环形缓冲区（队列）完全实现

2020-01-24 01:02:12

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供稿：网友

公司项目中经常设计到串口通信，TCP通信，而且大多都是实时的大数据的传输，然后大家都知道协议通讯肯定涉及到什么，封包、拆包、粘包、校验……什么鬼的概念一大堆，说简单点儿就是要一个高效率可复用的缓存区。按照码农的惯性思维就是去百度、谷歌搜索看有没有现成的东西可以直接拿来用，然而我并没有找到，好吧不是很难的东西自己实现一个呗。开扯……

为什么要用环形队列？
环形队列是在实际编程极为有用的数据结构,它有如下特点：
它是一个首尾相连的FIFO的数据结构，采用数组的线性空间,数据组织简单。能很快知道队列是否满为空。能以很快速度的来存取数据。
因为有简单高效的原因，甚至在硬件都实现了环形队列。

C#完全实现（可直接使用）
鄙人新手这份代码肯定有不足之处，望大家指出交流，涉及到的多线程同步问题请调用者完成，不废话直接上代码。

 public class RingBufferManager{  public byte[] Buffer { get; set; } // 存放内存的数组  public int DataCount { get; set; } // 写入数据大小  public int DataStart { get; set; } // 数据起始索引  public int DataEnd { get; set; }  // 数据结束索引  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("环形缓冲区异常，索引溢出");      if (DataStart + index < Buffer.Length)      {        return Buffer[DataStart + index];      }      else       {        return Buffer[(DataStart + index) - Buffer.Length];      }    }  }  public int GetDataCount() // 获得当前写入的字节数  {    return DataCount;  }  public int GetReserveCount() // 获得剩余的字节数  {    return Buffer.Length - DataCount;  }  public void Clear()  {    DataCount = 0;  }  public void Clear(int count) // 清空指定大小的数据  {    if (count >= DataCount) // 如果需要清理的数据大于现有数据大小，则全部清理    {      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)             // 可用空间够使用    {      if (DataEnd + count < Buffer.Length)      // 数据没到结尾      {        Array.Copy(buffer, offset, Buffer, DataEnd, count);        DataEnd += count;        DataCount += count;      }      else      // 数据结束索引超出结尾 循环到开始      {        System.Diagnostics.Debug.WriteLine("缓存重新开始....");        Int32 overflowIndexLength = (DataEnd + count) - Buffer.Length;   // 超出索引长度        Int32 endPushIndexLength = count - overflowIndexLength;       // 填充在末尾的数据长度        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;                   // 结束索引        DataCount += overflowIndexLength;                  // 缓存大小      }    }    else     {      // 缓存溢出，不处理    }  }  public void ReadBuffer(byte[] targetBytes,Int32 offset, Int32 count)   {    if (count > DataCount) throw new Exception("环形缓冲区异常，读取长度大于数据长度");    Int32 tempDataStart = DataStart;    if (DataStart + count < Buffer.Length)    {      Array.Copy(Buffer, DataStart, targetBytes, offset, count);    }    else     {      Int32 overflowIndexLength = (DataStart + count) - Buffer.Length;  // 超出索引长度      Int32 endPushIndexLength = count - overflowIndexLength;       // 填充在末尾的数据长度      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);  }}

调用实例
生产

 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)    // 缓存溢出处理    {      Monitor.Wait(LockReceiveBuffer,10000);    }    receiveBufferManager.WriteBuffer(receiveBuffer, 0, len);    Monitor.PulseAll(LockReceiveBuffer);  }}

消费

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

验证
TCP大数据连续测试一周没出现问题内存问题。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持武林网。

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