判断 Channel<T> 是否为空的最快方法是什么？

Question

我在 Channel<object>

 循环中消耗 

await foreach，并且在每次迭代时我想知道通道是否为空。通道没有

IsEmpty

属性，因此我看到有两种获取此信息的方法：

Count

属性和

TryPeek

方法：

await foreach (var item in channel.Reader.ReadAllAsync())
{
    ProcessItem(item);
    if (channel.Reader.Count == 0) DoSomething();
}

await foreach (var item in channel.Reader.ReadAllAsync())
{
    ProcessItem(item);
    if (!channel.Reader.TryPeek(out _)) DoSomething();
}

我的问题是： 哪种方式是获取

IsEmpty

信息的最有效方法？是以上其中之一，还是其他？

我应该提到，我的通道是无界的，但我愿意切换到有界通道（

Channel.CreateBounded<object>(Int32.MaxValue)

），以防这对性能有利。

我的无界通道配置为

SingleReader

选项等于

false

（默认值）。

另一个可能很重要的细节：大多数情况下，空性检查将为负数。该频道的制作人往往会频繁地突发编写数百个项目。

DoSomething

方法会触发这样的爆发。

Answer 1

我使用自制基准测试了两种方法（无界通道和有界通道）的性能。本质上，我用 1,000 个元素填充了一个通道，并在循环中检索

IsEmpty

信息 20,000,000 次。结果如下：

Platform: .NET 6.0.0-rtm.21522.10
Unbounded.Reader.Count: 1,000
Bounded.Reader.Count:   1,000
LoopsCount:             20,000,000

Unbounded-Count    Duration: 706 msec
Unbounded-TryPeek  Duration: 360 msec
Bounded-Count      Duration: 470 msec
Bounded-TryPeek    Duration: 506 msec

在线演示.

因此，对于我的无界通道来说，

.TryPeek(out _)

似乎是更快的方法。无需切换到有界通道。不管怎样，性能还是不错的。

应该指出的是，在我的特定用例中，通过从

IsEmpty

循环切换到嵌套

await foreach

循环，基本上可以免费获取

while

信息，如下所示：

while (await channel.Reader.WaitToReadAsync())
{
    while (channel.Reader.TryRead(out var item))
    {
        ProcessItem(item);
    }
    DoSomething();
}

每次内部

while

循环完成时，通道都会暂时为空。

ChannelReader<T>.ReadAllAsync

方法是通过类似的嵌套while循环在

内部

实现的。所以我不应该因为复制相同的模式而失去任何东西。

Answer 2

唯一真正的选择是

TryPeek

，因为它是所有三种通道风格（Bounded、Single-Reader Unbounded和multi-reader Unbounded）中唯一可用的方法。 Single-Reader 无界通道没有 Count 实现。

如果可用，

Count

委托给基础集合的计数（bounded、unbounded。在有界通道中，它是Dequeue，而在无界通道中，它是ConcurrentQueue。

ConcurrentQueue.Count非常昂贵，必须动态计算可用项目，而便宜的IsEmpty方法实际上调用

TryPeek

。

public bool IsEmpty =>
    // IsEmpty == !TryPeek. We use a "resultUsed:false" peek in order to avoid marking
    // segments as preserved for observation, making IsEmpty a cheaper way than either
    // TryPeek(out T) or Count == 0 to check whether any elements are in the queue.
    !TryPeek(out _, resultUsed: false);

对于有界通道，Count返回存储在字段中的出队计数。尽管与 ConcurrentQueue 的 Count 相比，额外的锁会增加一些开销。锁定延迟将取决于实际使用情况。多个读取器将导致更多锁定。

public override int Count
{
    get
    {
        BoundedChannel<T> parent = _parent;
        lock (parent.SyncObj)
        {
            parent.AssertInvariants();
            return parent._items.Count;
        }
    }
}

总而言之，

TryPeek

是所有通道中唯一可用的选项，也是无界通道中最快的选项。在有界通道中，根据实际使用情况，

Count

可能会更快。