C#的System.IO.Pipelines是什么？如何实现高性能的流处理？-C#.Net教程-PHP中文网

C#的System.IO.Pipelines是什么？如何实现高性能的流处理？

煙雲

发布： 2025-11-20 09:19:19

原创

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System.IO.Pipelines通过PipeReader和PipeWriter减少内存分配与拷贝，高效处理流数据，适用于高吞吐、低延迟场景如网络通信和协议解析。

c#的system.io.pipelines是什么？如何实现高性能的流处理？

System.IO.Pipelines 是 C# 中用于高效处理流数据的一个库，特别适合高吞吐、低延迟的场景，比如网络通信、文件解析或实时消息处理。它通过减少内存分配和拷贝，简化异步流操作，从而实现高性能。

为什么需要 System.IO.Pipelines？

.NET 传统的流处理方式（如 StreamReader/StreamWriter 或直接使用 Stream）在处理大量小数据块时容易产生频繁的 I/O 调用、内存分配和缓冲区拷贝，影响性能。Pipelines 的设计目标是：

减少 GC 压力：使用 IBufferWriter 和 ReadOnlySequence 避免中间缓冲区复制。
避免“粘包”或“拆包”问题：在网络协议解析中能累积数据直到完整消息到达。
支持异步流式处理：无需一次性加载全部数据到内存。

核心组件介绍

Pipelines 主要由两个核心类型构成：

PipeReader：从数据源读取数据，提供异步读取接口，并允许回退已读但未处理的数据。
PipeWriter：向管道写入数据，可高效写入并刷新到下游。

它们之间通过一个 Pipe 实例连接，Pipe 内部管理缓冲区。

如何使用 PipeReader 高效读取数据？

典型用法是在服务器端接收网络流时，将原始 Stream 转为 PipeReader，然后循环读取并解析消息：

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var stream = GetNetworkStream();
var pipe = new Pipe();
var reader = pipe.Reader;

// 后台把 stream 数据写入 pipe
_ = FillPipeAsync(pipe.Writer, stream);

async Task FillPipeAsync(PipeWriter writer, Stream stream)
{
while (true)
{
var memory = writer.GetMemory(1024);
int bytesRead = await stream.ReadAsync(memory);
if (bytesRead == 0) break;
writer.Advance(bytesRead);
await writer.FlushAsync();
}
writer.Complete();
}

// 主线程读取并解析
while (true)
{
ReadResult result = await reader.ReadAsync();
ReadOnlySequence<byte> buffer = result.Buffer;

// 解析完整消息（例如以 \n 分隔）
SequencePosition? position;
do
{
position = buffer.PositionOf((byte)'\n');
if (position != null)
{
var message = buffer.Slice(0, position.Value);
ProcessMessage(message);
buffer = buffer.Slice(message.Length + 1);
}
} while (position != null);

reader.AdvanceTo(buffer.Start, buffer.End);

if (result.IsCompleted) break;
}
reader.Complete();