使用HttpClient的优解

新工作入职不久,目前仍然还在适应环境当中,笔者不得不说看别人的源码实在是令人痛苦。所幸前些日子终于将工作流畅地看了一遍,接下来就是熟悉框架技术的阶段了。

也正是在看源码的过程当中,有一个比较明显的用法细节引起了我的注意,我发现一位同事在请求远程Web Api时,虽然使用了 HttpClient 类,但是在用法上似乎有些欠考虑。代码抽象出来就是以下的模样:

using(var client = new HttpClient())
{
    //do something
}

我们知道 using 关键字常常和实现了 IDisposable 接口的类型一起使用(如数据库连接和文件流操作),用于释放对象机资源(关于GC回收的相关知识可参考我的另一篇博文《CLR和.Net对象生存周期》),但是对于 HttpClient 这样直接和TCP/IP协议打交道的类型却是未必( HttpClient 继承了 HttpMessageInvoker 类, HttpMessageInvoker 实现了 IDisposable 接口,实现上是比较经典的代理模式),翻看一些国内外的文章都能看到对在 using 关键字中使用 HttpClient 的吐槽。事实是不是真的这样呢,其实只要做一个小实验就可以了。

让我们先试着运行以下代码

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            for (int i = 0; i < 10000; i++)
            {
                using (var client = new HttpClient())
                {
                    var result = client.GetAsync("http://www.baidu.com").Result;
                    Console.WriteLine(result.StatusCode);
                }
            }
            
            Console.ReadKey();
        }
    }

不出意外就会提示以下错误:

单纯为了解决问题而言,我们可以通过减小 HttpClientTimeout 属性加快回收速度(修改系统变量可能会引发其他的问题),但实际上,这还是因为 HttpClient 消耗了太多套接字连接的关系。为了验证这个问题,我们可以使用TcpView这个小工具来查看下项目运行时的 TCP 连接数,如果你下载了代码运行后,会发现 TCP 连接和疯狗一样向上猛蹿。虽然还会有套接字回收的现象,但是和增加的速度相比确实是杯水车薪。

所以这时候我们需要换一种写法:

class Program
    {
        private static readonly HttpClient Client=new HttpClient();

        static void Main(string[] args)
        {
            for (int i = 0; i < 10000; i++)
            {
            
            
                var result = Client.GetAsync("http://www.baidu.com").Result;
                Console.WriteLine(result.StatusCode);
            }

            Console.ReadKey();
        }
    }

更换以上写法后,我们会发现无论我们将循环上限如何调整,也不会出现套接字连接资源不足的情况了,而TCPView的结果也好看得多,甚至如果我们每次都测试传输时间的话,我们会发现单次调用 HttpClient 而言,第二种代码比第一种代码要快得多。其实这很好理解,HttpClient内部维持一个专有的连接池,每个HttpClient实例的请求相互隔绝,加快速度的原因是因为重用了套接字,去除了套接字重新建立连接的过程。这也很好地解释了dudu园长的那一篇博客 《C#中HttpClient使用注意:预热与长连接》中的“预热”说法。盗一张图来说明一下套接字的使用情况。

因此,在使用 HttpClient 时我们知道以下几件小事

  • 将其定义为单例模式(由单独的HttpClient维护连接池)
  • 不要使用using关键字包裹(无效,套接字资源不会跟随释放)
  • 尽量不要额外改变 HttpClient 的一些特殊行为(如上文中的TimeOut)
  • 当你需要配置不同的Http请求时,允许生成并使用多个HttpClient

其实HttpClient还有一种使用隐患,DNS-Bug,这种做法国外也有同僚给出了相应的解释和解决方案,详情请见《Singleton HttpClient? Beware of this serious behaviour and how to fix it

单例模式扩展开来也有很多的说法,根据C#的一些规范,在编程中我推荐三种做法

A. 静态构造器

这种方式适用于如上代码场景,使用静态构造器确保静态字段的实例化。

class Program
    {

        private static readonly HttpClient Client;

        static Program()
        {
            Client=new HttpClient();
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            //do something
        }
    }

B. HttpClientHelper

单例模式中,经典的双重检查锁定机制。

public static class HttpClientHelper
    {

        private static readonly object LockObj = new object();

        private static HttpClient _client;

        public static HttpClient HttpClient {
            get
            {
                if (_client == null)
                {
                    lock (LockObj)
                    {
                        if (_client == null)
                        {
                            _client= new HttpClient();
                        }
                    }
                }
                
                return _client;
            }
        }
    } 

C. HttpClientHelper

这是在编程规范中推荐的一种的做法,通过使用静态构造函数能够精确保证Client变量能够在它第一次被使用前被实例化。

当然你也可以直接使用内联的方式进行初始化,这样可以对类型进行性能优化,不过变量的初始化时间就无法进行精准控制了

public sealed class HttpClientHelper
    { 

        private HttpClientHelper(){}
        
        public static readonly HttpClient Client;

        static HttpClientHelper()
        {
            Client=new HttpClient();   
        }
    }

寄语

多点实践多点总结,为认识更深刻的代码世界而奋斗。

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