C#环形缓冲区（队列）完全实现

发布时间：2020-12-15 06:29:38 所属栏目：百科来源：网络整理

导读：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

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,endPushIndexLength);
        DataEnd = 0;
        offset += endPushIndexLength;
        DataCount += endPushIndexLength;
        if (overflowIndexLength != 0)
        {
          Array.Copy(buffer,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,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,endPushIndexLength);
      
      offset += endPushIndexLength;
      
      if (overflowIndexLength != 0)
      {
        Array.Copy(Buffer,overflowIndexLength);
      }
    }
  }


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

}

调用实例
生产

 int len = sConn.Receive(receiveBuffer,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,len);
    Monitor.PulseAll(LockReceiveBuffer);
  }
}

消费

 lock (LockReceiveBuffer)
{
  freame_byte = new byte[frameLen];
  receiveBufferManager.ReadBuffer(freame_byte,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编程小技巧。

（编辑：李大同）

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