C#實現(xiàn)讀寫分離的五種方法小結

更新時間：2025年03月28日 11:40:37 作者：就是有點傻

在C#中實現(xiàn)分離功能通常指的是將不同的邏輯或責任分配到不同的類或組件中,以增強代碼的可讀性、可維護性和可擴展性,這通常涉及到設計模式、依賴注入和接口的使用,下面是一些在C#中實現(xiàn)分離功能的基本方法,需要的朋友可以參考下

1. 使用 ReaderWriterLockSlim

.NET 提供的高性能讀寫鎖，支持以下模式：

讀模式（Read Lock）：允許多個線程同時讀取。
寫模式（Write Lock）：獨占鎖，其他所有讀寫操作都會被阻塞。

using System.Threading;
 
public class ReadWriteExample
{
    private readonly ReaderWriterLockSlim _lock = new ReaderWriterLockSlim();
    private int _sharedData = 0;
 
    // 讀操作
    public int ReadData()
    {
        _lock.EnterReadLock();
        try
        {
            return _sharedData;
        }
        finally
        {
            _lock.ExitReadLock();
        }
    }
 
    // 寫操作
    public void WriteData(int value)
    {
        _lock.EnterWriteLock();
        try
        {
            _sharedData = value;
        }
        finally
        {
            _lock.ExitWriteLock();
        }
    }
}

優(yōu)點：

細粒度控制讀寫操作。
支持遞歸鎖和超時機制。

缺點：

需要手動管理鎖的獲取和釋放。

2. 使用 Concurrent 并發(fā)集合

.NET 的 System.Collections.Concurrent 命名空間提供了線程安全的集合類，內(nèi)部已實現(xiàn)讀寫分離邏輯：

ConcurrentDictionary<TKey, TValue>
ConcurrentQueue<T>
ConcurrentBag<T>

using System.Collections.Concurrent;
 
public class ConcurrentExample
{
    private readonly ConcurrentDictionary<string, int> _data = new();
 
    // 讀操作（無鎖）
    public int GetValue(string key)
    {
        return _data.TryGetValue(key, out int value) ? value : -1;
    }
 
    // 寫操作（內(nèi)部使用細粒度鎖）
    public void UpdateValue(string key, int value)
    {
        _data.AddOrUpdate(key, value, (k, oldValue) => value);
    }
}

優(yōu)點：

開箱即用，無需手動管理鎖。
高性能，適合高頻讀寫場景。

缺點：

靈活性較低，僅適用于預定義的集合類型。

3. 基于 volatile 和內(nèi)存屏障（Memory Barrier）

適用于簡單變量的讀寫分離，通過 volatile 關鍵字確保內(nèi)存可見性：

public class VolatileExample
{
    private volatile bool _flag = false;
    private int _data = 0;
 
    // 讀操作（無鎖）
    public int ReadData()
    {
        if (_flag)
            return _data;
        return -1;
    }
 
    // 寫操作（需要同步）
    public void WriteData(int value)
    {
        Interlocked.Exchange(ref _data, value); // 原子寫入
        Volatile.Write(ref _flag, true);        // 確保寫入對其他線程可見
    }
}

優(yōu)點：

輕量級，適合簡單場景。
無鎖讀操作。

缺點：

僅適用于簡單類型（如 int、bool）。
需要手動處理內(nèi)存可見性。

4. 數(shù)據(jù)庫讀寫分離

在數(shù)據(jù)庫層面實現(xiàn)讀寫分離（如主從架構），C# 代碼通過不同連接字符串路由請求：

public class DatabaseRouter
{
    private static readonly string ReadConnectionString = "Server=ReadServer;...";
    private static readonly string WriteConnectionString = "Server=WriteServer;...";
 
    public IDbConnection GetReadConnection() => 
        new SqlConnection(ReadConnectionString);
 
    public IDbConnection GetWriteConnection() => 
        new SqlConnection(WriteConnectionString);
}
 
// 使用示例
using (var readConn = DatabaseRouter.GetReadConnection())
{
    // 執(zhí)行查詢操作
}
 
using (var writeConn = DatabaseRouter.GetWriteConnection())
{
    // 執(zhí)行更新操作
}

優(yōu)點：

直接利用數(shù)據(jù)庫主從復制特性。
減輕主庫壓力。

缺點：

需要數(shù)據(jù)庫支持主從同步。
可能存在數(shù)據(jù)同步延遲。

5. 基于不可變數(shù)據(jù)（Immutable Data）

通過每次修改生成新對象實現(xiàn)無鎖讀?。ㄈ缡褂?nbsp;ImmutableList<T> 或自定義不可變類型）：

using System.Collections.Immutable;
 
public class ImmutableExample
{
    private ImmutableList<int> _data = ImmutableList<int>.Empty;
 
    // 讀操作（無鎖）
    public int GetItem(int index)
    {
        return _data[index];
    }
 
    // 寫操作（原子替換）
    public void AddItem(int item)
    {
        ImmutableInterlocked.Update(ref _data, list => list.Add(item));
    }
}

優(yōu)點：

完全無鎖讀取。
天然線程安全。

缺點：

頻繁修改可能產(chǎn)生內(nèi)存壓力。

選擇策略

場景	推薦方案
細粒度代碼級讀寫控制	`ReaderWriterLockSlim`
高頻并發(fā)集合操作	`ConcurrentDictionary` 等并發(fā)集合
簡單變量的讀寫	`volatile` + `Interlocked`
數(shù)據(jù)庫訪問分離	主從架構 + 連接路由
高頻讀、低頻寫	不可變數(shù)據(jù)（如 `ImmutableList`）