.Net 并发写入文件的多种方式

1、简介

本文主要演示日常开发中利用多线程写入文件存在的问题,以及解决方案,本文使用最常用的日志案例!

2、使用File.AppendAllText写入日志

这是种常规的做法,通过File定位到日志文件所在位置,然后写入相应的日志内容,代码如下:

        static string _filePath = @"C:\Users\zhengchao\Desktop\测试文件.txt";
        static void Main(string[] args)
        {
            WriteLogAsync();
            Console.ReadKey();
        }

        static void WriteLogAsync()
        {
            var logRequestNum = 100000;//请求写入日志次数
            var successCount =0;//执行成功次数
            var failCount = 0;//执行失败次数
            //模拟100000次用户请求写入日志操作
            Parallel.For(0, logRequestNum, i =>
            {
                try
                {
                    var now = DateTime.Now;
                    var logContent = $"当前线程Id:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},日志内容:暂时没有,日志级别:Warn,写入时间:{now.ToString()}";
                    File.AppendAllText(_filePath, logContent);
                    successCount++;
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    failCount++;
                    Console.WriteLine(ex.Message);
                }
            });
            Console.WriteLine($"Request Count:{logRequestNum}. Success Count:{successCount} Failed Count:{failCount}.");
        }

报错了,原因,Windows不允许多个线程同时操作同一个文件,所以,抛异常.所以必须解决这个问题。

3、利用ReadWriterSlim解决多线程征用文件问题

关于ReadWriterSlim的使用,在本人的这篇随笔中已介绍,在其基础上,对SynchronizedCache类稍稍改造,形成一个SynchronizedFile类,对相关操作代码进行线程安全处理,即能解决当前的问题,代码如下:

   public class SynchronizedFile
    {
        private static ReaderWriterLockSlim cacheLock = new ReaderWriterLockSlim();

        /// <summary>
        /// 线程安全的写入文件操作
        /// </summary>
        /// <param name="action"></param>
        public static void WriteFile(Action action)
        {
            cacheLock.EnterWriteLock();
            try
            {
                action.Invoke();
            }
            finally
            {
                cacheLock.ExitWriteLock();
            }
        }
    }

调用代码如下所示:

        static string _filePath = @"C:\Users\zhengchao\Desktop\测试文件.txt";
        static void Main(string[] args)
        {
            WriteLogSync();
            Console.ReadKey();
        }

        /// <summary>
        /// 多线程同步写入文件
        /// </summary>
        static void WriteLogSync()
        {
            var logRequestNum = 10000;//请求写入日志次数
            var successCount =0;//执行成功次数
            var failCount = 0;//执行失败次数

            var stopWatch = Stopwatch.StartNew();
            //模拟100000次用户请求写入日志操作
            var result=Parallel.For(0, logRequestNum, i =>
            {
                SynchronizedFile.WriteFile(() =>
                {
                    try
                    {
                        var now = DateTime.Now;
                        var logContent = $"当前线程Id:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},日志内容:暂时没有,日志级别:Warn,写入时间:{now.ToString()}\r\n";
                        File.AppendAllText(_filePath, logContent);
                        successCount++;
                    }
                    catch (Exception ex)
                    {
                        failCount++;
                        Console.WriteLine(ex.Message);
                    }
                });

            });
            if (result.IsCompleted)
            {
                stopWatch.Stop();
                Console.WriteLine($"Request Count:{logRequestNum}. Success Count:{successCount} Failed Count:{failCount},总耗时:{stopWatch.ElapsedMilliseconds/1000}秒");
            }
        }

内容全部写入成功,但是还没有结束,原因是,反编译

一直反编译下去,会发现

用的是同步Api,所以代码可以继续优化,同步意味着每个线程在写入文件时,当前的写入托管代码会转换成托管代码,最后,Windows会把当前写入操作的数据初始化成IRP数据包传给硬件设备,之后硬件设备开始执行写入操作。这个过程,当前线程在和硬件交互时,不会返回到线程池,而是被Windows置为休眠状态,等待硬件设置执行写入操作完毕后,接着Windows会唤起该线程,最后又回到我的托管代码也就是C#代码中,继续执行下面的逻辑.所以当前的日志写入代码可以优化,使用异步Api来做.这样当前线程不会等待硬件设备,而是返回线程池.提高CPU的利用率.

4、优化代码

        static string _filePath = @"C:\Users\zhengchao\Desktop\测试文件.txt";
        static void Main(string[] args)
        {
            WriteLogAsync();
            Console.ReadKey();
        }

        /// <summary>
        /// 多线程异步写入文件
        /// </summary>
        static void WriteLogAsync()
        {
            var logRequestNum = 10000;//请求写入日志次数
            var successCount = 0;//执行成功次数
            var failCount = 0;//执行失败次数

            var stopWatch = Stopwatch.StartNew();
            //模拟100000次用户请求写入日志操作
            var result = Parallel.For(0, logRequestNum, i =>
            {
                SynchronizedFile.WriteFile(() =>
                {
                    try
                    {
                        var now = DateTime.Now;
                        var logContent = $"当前线程Id:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},日志内容:暂时没有,日志级别:Warn,写入时间:{now.ToString()}\r\n";
                        var utf8NoBom = new UTF8Encoding(false, true);//去掉Dom头
                        using (StreamWriter writer = new StreamWriter(_filePath, true, utf8NoBom))
                        {
                            writer.WriteAsync(logContent);
                        }
                        successCount++;
                    }
                    catch (Exception ex)
                    {
                        failCount++;
                        Console.WriteLine(ex.Message);
                    }
                });

            });
            if (result.IsCompleted)
            {
                stopWatch.Stop();
                Console.WriteLine($"Request Count:{logRequestNum}. Success Count:{successCount} Failed Count:{failCount},总耗时:{stopWatch.ElapsedMilliseconds / 1000}秒");
            }

        }

虽然效果差不多,但是能提升CPU利用率.暂时还没找到多线程写入一个文件,不需要加读锁的方法,如果有,请告知.

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