C# 在dotnet核心后台服务中处理实时系统中共享状态的最佳方法

我在dotnet core 3.1中有一个后台服务

IHostedService

，它使用套接字（自制）接收来自100多个客户端（工厂中的机器）的请求。我的问题是，在一个可以访问对象（共享状态）的类上，对同一方法的多个调用可以在不同的线程上进行。这在代码库中很常见。请求也必须按正确的顺序处理

这不在数据库中的原因是由于性能原因（实时系统）。我知道我可以使用锁，但我不想让锁遍布整个代码库

处理这种情况的标准方法是什么。你使用内存数据库吗？内存缓存？还是我必须到处加锁

public class Machine
{
    
    public MachineState {get; set;}

    // Gets called by multiple threads from multiple clients 
    public bool CheckMachineStatus()
    {
        return MachineState.IsRunning;
    }

    // Gets called by multiple threads from multiple clients 
    public void SetMachineStatus()
    {
        MachineState = Stopped;
    }
}

更新

这里有一个例子。我有一个控制台应用程序，通过插座与机器对话，用于称量产品。当console应用程序初始化时，它会将数据加载到内存中（有关称重产品的信息）。所有这些都在主线程上完成，以保持数据完整性

当来自线程1上的称重器的调用传入时，它将切换到主线程以访问产品信息，并完成任何其他工作，如为系统的其他部分引发事件

目前，从线程1,2，…N到主线程的切换是由一个自制的解决方案完成的，这样做是为了避免在整个代码库中都有锁定代码。这是在.NET1.1中编写的，并且是在迁移到DotnetCore3.1之后编写的。我认为可能有一个框架、库、工具、技术等可以为我们解决这个问题，或者只是一个更好的方法

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这是一个我仍在学习的现有系统。希望这是有意义的。

使用内存中的数据库是一种选择，只要您愿意将所有导致并发的情况委托给数据库，并且不使用代码。例如，如果必须根据某些条件更新数据库中的值，则该条件应由数据库检查，而不是由您自己的代码检查

到处添加锁也是一种选择，这几乎肯定会很快导致无法维护的代码。代码可能会在一开始就被隐藏的bug所困扰，这些bug会随着时间的推移一个一个地被发现，通常是在最不幸的情况下

你必须意识到你正在处理一个难题，没有神奇的解决方案。在多线程应用程序中管理共享状态一直是一个痛苦的根源

我的建议是将所有这些复杂性封装在线程安全类中，应用程序的其余部分可以安全地调用这些类。如何使这些类线程安全取决于具体情况

使用锁是最灵活的选择，但并不总是最有效的，因为它有可能产生争用

例如，使用线程安全集合的灵活性较低，因为它们提供的线程安全保证仅限于其内部状态的完整性。例如，如果您必须根据从另一个集合获得的条件更新一个集合，则不能仅通过使用线程安全集合使整个操作成为原子操作。另一方面，这些集合提供了比简单锁更好的性能

例如，使用是另一个有趣的选择。它们在内存和CPU方面的效率都不如并发集合（在许多情况下，添加/删除是O（Log n）而不是O（1）），并且没有比它们更灵活，但它们在提供活动处理数据的快照方面特别高效。要以原子方式更新不可变集合，有一种简便的方法可用。它使用同一集合的更新版本更新不可变集合的引用，而不使用锁。在与其他线程争用的情况下，它可以多次调用提供的转换，直到赢得竞争

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您正在保存什么类型的数据？是关系型的吗？你能把它放在键/值存储中吗？如果提供更多的上下文，您会得到更好的响应。性能和原子一致性通常是两者之间的权衡。如果不想使用锁，可以查看

System.Threading.Interlocked

类，了解一些可以原子化完成的操作。如果您所做的只是从多个线程读取/更新布尔变量，那么Interlocked类将允许您这样做，而无需锁定。如果您的用例比这更复杂，那么您需要描述它，否则我们将不会太复杂help@insane_developer数据可以是任何东西，一个对象，对象列表，许多变量。我知道我可以使用EF core内存提供程序、Ravendb或Litedb等。由于我是这个领域的新手（来自网络背景），我认为会有一个标准的方法来处理这个场景。我理解这是一个一般性的问题，并将尝试更新我的示例。谢谢。@Andrewilliamson是的，我们有处理原子一致性的代码，就像你提到的Lock、Interlocked和ManualResetEvent。我想看看是否有更好的办法。谢谢。我可能误解了您的问题，但如果您必须按时间顺序处理多线程请求，“多生产者，单消费者”模式不会大大简化事情吗？让套接字处理程序在单个线程安全集合的末尾转储“命令”，然后退出。另一个线程充当处理器，按顺序从集合的头部获取项目，并按接收顺序一次执行一个项目。谢谢您的回答。是的，我想将所有并发情况卸载到数据库中。我认为在这个场景中可能会使用一个通用的框架/工具或数据库。有点像Redis，Dotnet Core M