C# 基于時(shí)間輪調(diào)度的延遲任務(wù)實(shí)現(xiàn)

在很多.NET 開發(fā)體系中開發(fā)者在面對調(diào)度作業(yè)需求的時(shí)候一般會(huì)選擇三方開源成熟的作業(yè)調(diào)度框架來滿足業(yè)務(wù)需求，比如Hangfire、Quartz.NET這樣的框架。

但是有些時(shí)候可能我們只是需要一個(gè)簡易的延遲任務(wù)，這個(gè)時(shí)候引入這些框架就費(fèi)力不討好了。

最簡單的粗暴的辦法當(dāng)然是：

Task.Run(async () =>
{
  //延遲xx毫秒
  await Task.Delay(time);
  //業(yè)務(wù)執(zhí)行
});

當(dāng)時(shí)作為一個(gè)開發(fā)者，有時(shí)候還是希望使用更優(yōu)雅的、可復(fù)用的一體化方案，比如可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡易的時(shí)間輪來完成基于內(nèi)存的非核心重要業(yè)務(wù)的延遲調(diào)度。什么是時(shí)間輪呢，其實(shí)就是一個(gè)環(huán)形數(shù)組，每一個(gè)數(shù)組有一個(gè)插槽代表對應(yīng)時(shí)刻的任務(wù)，數(shù)組的值是一個(gè)任務(wù)隊(duì)列，假設(shè)我們有一個(gè)基于60秒的延遲時(shí)間輪，也就是說我們的任務(wù)會(huì)在不超過60秒(超過的情況增加分鐘插槽，下面會(huì)講)的情況下執(zhí)行，那么如何實(shí)現(xiàn)？

正文

下面我們將定義一段代碼來實(shí)現(xiàn)這個(gè)簡單的需求。

話不多說，擼代碼，首先我們需要定義一個(gè)時(shí)間輪的Model類用于承載我們的延遲任務(wù)和任務(wù)處理器。簡單定義如下：

public class WheelTask<T>
{
  public T Data { get; set; }
  public Func<T, Task> Handle { get; set; }
}

定義很簡單，就是一個(gè)入?yún)代表要執(zhí)行的任務(wù)所需要的入?yún)ⅲ缓缶褪侨蝿?wù)的具體處理器Handle。

接著我們來定義時(shí)間輪本輪的核心代碼：

可以看到時(shí)間輪其實(shí)核心就兩個(gè)東西，一個(gè)是毫秒計(jì)時(shí)器，一個(gè)是數(shù)組插槽，這里數(shù)組插槽我們使用了字典來實(shí)現(xiàn)，key值分別對應(yīng)0到59秒。每一個(gè)插槽的value對應(yīng)一個(gè)任務(wù)隊(duì)列。

當(dāng)添加一個(gè)新任務(wù)的時(shí)候，輸入需要延遲的秒數(shù)，就會(huì)將任務(wù)插入到延遲多少秒對應(yīng)的插槽內(nèi)，當(dāng)計(jì)時(shí)器啟動(dòng)的時(shí)候，每一跳剛好1秒，那么就會(huì)對插槽計(jì)數(shù)+1，然后去尋找當(dāng)前插槽是否有任務(wù)，有的話就會(huì)調(diào)用ExecuteTask執(zhí)行該插槽下的所有任務(wù)。

public class TimeWheel<T>
{
  int secondSlot = 0;
  DateTime wheelTime { get { return new DateTime(1, 1, 1, 0, 0, secondSlot); } }
  Dictionary<int, ConcurrentQueue<WheelTask<T>>> secondTaskQueue;
  public void Start()
  {
    new Timer(Callback, null, 0, 1000);
    secondTaskQueue = new Dictionary<int, ConcurrentQueue<WheelTask<T>>>();
    Enumerable.Range(0, 60).ToList().ForEach(x =>
    {
      secondTaskQueue.Add(x, new ConcurrentQueue<WheelTask<T>>());
    });
  }
  public async Task AddTaskAsync(int second, T data, Func<T, Task> handler)
  {
    var handTime = wheelTime.AddSeconds(second);
    if (handTime.Second != wheelTime.Second)
      secondTaskQueue[handTime.Second].Enqueue(new WheelTask<T>(data, handler));
    else
      await handler(data);
  }
  async void Callback(object o)
  {
    if (secondSlot != 59)
      secondSlot++;
    else
    {
      secondSlot = 0;
    }
    if (secondTaskQueue[secondSlot].Any())
      await ExecuteTask();
  }
  async Task ExecuteTask()
  {
    if (secondTaskQueue[secondSlot].Any())
      while (secondTaskQueue[secondSlot].Any())
        if (secondTaskQueue[secondSlot].TryDequeue(out WheelTask<T> task))
          await task.Handle(task.Data);
  }
}

接下來就是如果我需要大于60秒的情況如何處理呢。其實(shí)就是增加分鐘插槽數(shù)組，舉個(gè)例子我有一個(gè)任務(wù)需要2分40秒后執(zhí)行，那么當(dāng)我插入到時(shí)間輪的時(shí)候我先插入到分鐘插槽，當(dāng)計(jì)時(shí)器每過去60秒，分鐘插槽值+1，當(dāng)分鐘插槽對應(yīng)有任務(wù)的時(shí)候就將這些任務(wù)從分鐘插槽里彈出再入隊(duì)到秒插槽中，這樣一個(gè)任務(wù)會(huì)先進(jìn)入插槽值=2(假設(shè)從0開始計(jì)算)的分鐘插槽，計(jì)時(shí)器運(yùn)行120秒后分鐘值從0累加到2,2插槽的任務(wù)彈出到插槽值=40的秒插槽里，當(dāng)計(jì)時(shí)器再運(yùn)行40秒，剛好就可以執(zhí)行這個(gè)延遲2分40秒的任務(wù)。

話不多說，上代碼：

首先我們將任務(wù)WheelTask增加一個(gè)Second屬性，用于當(dāng)任務(wù)從分鐘插槽彈出來時(shí)需要知道自己入隊(duì)哪個(gè)秒插槽

public class WheelTask<T>
{
  ...
  public int Second { get; set;}
  ...
}

接著我們再重新定義時(shí)間輪的邏輯增加分鐘插槽值以及插槽隊(duì)列的部分

public class TimeWheel<T>
{
  int minuteSlot, secondSlot = 0;
  DateTime wheelTime { get { return new DateTime(1, 1, 1, 0, minuteSlot, secondSlot); } }
  Dictionary<int, ConcurrentQueue<WheelTask<T>>> minuteTaskQueue, secondTaskQueue;
  public void Start()
  {
    new Timer(Callback, null, 0, 1000);、
    minuteTaskQueue = new Dictionary<int, ConcurrentQueue<WheelTask<T>>>();
    secondTaskQueue = new Dictionary<int, ConcurrentQueue<WheelTask<T>>>();
    Enumerable.Range(0, 60).ToList().ForEach(x =>
    {
      minuteTaskQueue.Add(x, new ConcurrentQueue<WheelTask<T>>());
      secondTaskQueue.Add(x, new ConcurrentQueue<WheelTask<T>>());
    });
  }
  ...
}

同樣的在添加任務(wù)的AddTaskAsync函數(shù)中我們需要增加分鐘，代碼改為這樣，當(dāng)大于1分鐘的任務(wù)會(huì)入隊(duì)到分鐘插槽中，小于1分鐘的會(huì)按原邏輯直接入隊(duì)到秒插槽中：

public async Task AddTaskAsync(int minute, int second, T data, Func<T, Task> handler)
{
  var handTime = wheelTime.AddMinutes(minute).AddSeconds(second);
    if (handTime.Minute != wheelTime.Minute)
      minuteTaskQueue[handTime.Minute].Enqueue(new WheelTask<T>(handTime.Second, data, handler));
    else
    {
      if (handTime.Second != wheelTime.Second)
        secondTaskQueue[handTime.Second].Enqueue(new WheelTask<T>(data, handler));
      else
        await handler(data);
    }
}

最后的部分就是計(jì)時(shí)器的callback以及任務(wù)執(zhí)行的部分：

async void Callback(object o)
{
  bool minuteExecuteTask = false;
  if (secondSlot != 59)
    secondSlot++;
  else
  {
    secondSlot = 0;
    minuteExecuteTask = true;
    if (minuteSlot != 59)
      minuteSlot++;
    else
    {
      minuteSlot = 0;
    }
  }
  if (minuteExecuteTask || secondTaskQueue[secondSlot].Any())
    await ExecuteTask(minuteExecuteTask);
}
async Task ExecuteTask(bool minuteExecuteTask)
{
  if (minuteExecuteTask)
    while (minuteTaskQueue[minuteSlot].Any())
      if (minuteTaskQueue[minuteSlot].TryDequeue(out WheelTask<T> task))
        secondTaskQueue[task.Second].Enqueue(task);
  if (secondTaskQueue[secondSlot].Any())
    while (secondTaskQueue[secondSlot].Any())
      if (secondTaskQueue[secondSlot].TryDequeue(out WheelTask<T> task))
        await task.Handle(task.Data);
}

總結(jié)

基本上基于分鐘+秒的時(shí)間輪延遲任務(wù)核心功能就這些了，聰明的你一定知道如何擴(kuò)展增加小時(shí)，天，月份甚至年份的時(shí)間輪了。

雖然從代碼邏輯上可以實(shí)現(xiàn)，但是大部分情況下我們使用時(shí)間輪僅僅是完成一些內(nèi)存易失性的非核心的任務(wù)延遲調(diào)度，實(shí)現(xiàn)天，周，月年意義不是很大。所以基本上到小時(shí)就差不多了。再多就上作業(yè)系統(tǒng)來調(diào)度吧。

轉(zhuǎn)自：a1010

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