ASP.NET Core 3.x 并发限制的实现代码

随着互联网的快速发展，ASP.NET Core 3.x框架已成为现代Web应用程序开发的重要工具。在构建高性能、高并发的Web应用时，对并发请求的限制和优化显得尤为重要。本文将深入ASP.NET Core 3.x的并发限制实现，带您了解如何通过中间件形式设置并发量和队列长度限制。

让我们了解什么是并发限制。在高并发场景下，服务器可能因为处理大量请求而出现资源不足的情况，导致服务性能下降或崩溃。为服务器设置合理的并发限制是至关重要的。在ASP.NET Core 3.x中，我们可以通过使用Microsoft.AspNetCore.ConcurrencyLimiter来实现这一功能。

一、安装与配置

要使用ConcurrencyLimiter，首先需要在项目中安装相应的NuGet包。然后，在Startup.cs文件中的ConfigureServices和Configure方法中进行配置。通过简单的配置，我们可以设定最大并发请求数和请求队列长度。

二、代码实现

ASP.NET Core的并发限制实现主要依赖于QueuePolicy策略。QueuePolicy通过SemaphoreSlim信号量进行设计，实现了对并发请求的排队处理。SemaphoreSlim是线程同步的一个基础组件，用于控制进入临界区的线程数量。当线程请求访问资源时，信号量递减；当它们释放资源时，信号量计数递增。

在代码中，我们可以通过AddQueuePolicy方法将QueuePolicy策略添加到服务集合中，并通过配置MaxConcurrentRequests和RequestQueueLimit属性来设定并发限制。然后，在应用程序的管道中使用UseConcurrencyLimiter方法应用该策略。

三、工作原理

QueuePolicy的工作原理是基于信号量SemaphoreSlim。当接收到新的请求时，首先检查是否达到设定的最大并发请求数。如果未达到，则允许请求进入；如果已达到最大并发数，则将该请求加入队列等待。当有空闲的线程处理完任务时，会从队列中取出等待的请求进行处理。通过这种方式，我们可以确保服务器在高并发场景下能够平稳运行，避免资源耗尽。

QueuePolicy构造方法与并发限制中间件

在初始化QueuePolicy时，我们通过IOptions来配置并发策略。这个构造方法主要负责设置最大并发请求数(_maxConcurrentRequests)和请求队列限制(_requestQueueLimit)。如果这两个数值不合法，我们会抛出ArgumentException。通过SemaphoreSlim来确保任务的最大并发数。

当我们进入到ConcurrencyLimiterMiddleware中间件时，首先会尝试通过_queuePolicy.TryEnterAsync()方法进入请求队列。如果任务已经完成，我们会记录日志并检查结果；如果还在等待中，我们会开启计时器并等待结果。如果成功进入队列，我们会继续处理请求并在完成后退出队列；如果队列已满，我们会记录请求被拒绝的情况，设置服务不可用状态码(503)，并执行拒绝处理逻辑。

让我们深入了解如何在应用程序中配置服务执行策略。通过调用`ConfigureServices`方法，我们能够设置特定的服务策略。在上面的代码中，我们看到了如何添加StackPolicy策略。这是一个基于队列的策略，用于控制并发请求的数量和请求队列的长度。让我们逐步其实现细节。

我们看到了一个扩展方法`AddStackPolicy`，它允许我们轻松地将StackPolicy策略添加到服务集合中。这个方法通过调用`Configure`和`AddSingleton`方法来完成配置和注册服务实例的工作。

接下来，我们聚焦于StackPolicy类的构造方法。在这里，我们通过接收`QueuePolicyOptions`来初始化策略的关键参数，如最大并发请求数和请求队列长度限制。这些参数在策略执行过程中起到关键的作用。

当我们中间件发起请求时，会调用`TryEnterAsync`方法。这个方法负责判断我们是否还有剩余的请求次数。如果剩余可用次数大于零，则直接返回true，允许中间件继续执行下一步操作。如果队列已满，则需要取消先前的请求，并处理队列中的请求顺序。这个过程通过锁机制来保证线程安全。

当请求完成后，我们会调用`OnExit`方法。这个方法负责处理请求的退出逻辑，包括更新队列状态和释放资源。通过减少请求长度和更新栈顶指针，确保队列的准确性和有效性。

基于栈结构的特点，StackPolicy策略在实际应用中通常只涉及两种基本操作：向栈中添加元素（进栈）和从栈中提取元素（出栈）。这种策略的实现方式灵活且高效，适用于控制并发请求的场景。

除了上述代码实现外，队列存储结构还有其他的实现方式。例如，顺序队列是在顺序表的基础上实现的队列结构，而链队列则是在链表的基础上实现的。这些不同的实现方式各有优劣，可以根据具体需求选择适合的方案。

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