如何在 C# 中以线程安全的方式读取/生成+读取文件

Question

我正在使用 .NET Framework v4.5。

我正在使用 MagickImage 库创建一种图像调整器。

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用例：

用户上传大图（4k*4k 像素）并在不同地方使用不同尺寸（200*200 像素、1200*1200 像素）。

所以我通过调整大的大小并将它们存储在磁盘上来按需生成此类图像。

并发案例：用户上传图片，然后有几个用户请求该图片的缩略图。在那一刻，每个用户请求都开始创建调整大小的缩略图，因为它还不存在。当完成调整大小的第一个线程将其保存到磁盘时。由于文件已在使用中，所有其他线程都会出现异常。

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在此之前它使用单线程并且不需要线程安全。

但现在它将用于基于 Web 的项目中，并发请求也是可能的。

当前的实现如下：

if (!FileExists(cachedImageFilepath))
{
    byte[] resizedImage = _imageResizer.ResizeImage(originalImageFilepath, width, height);

    _physicalFileManager.WriteToFile(cachedImageFilepath, resizedImage);
}

return cachedImageFilepath;

最简单的方法是在此操作周围使用锁定，但在这种情况下，Resizer 将在单个时间段内仅调整一张图像的大小。

我看到的另一个变体是创建类似于锁定机制的东西，它将通过字符串键锁定。

但无论如何，我发现在释放锁定后仔细检查文件是否存在的问题，例如：

if (!FileExists(cachedImageFilepath)){
  lock(lockObjects[lockKey]){
    if (!FileExists(cachedImageFilepath)){

    }
  }
}

有没有什么好的方法甚至 .NET 机制可以在没有开销的情况下做这样的事情？

Answer 1

您似乎需要一个线程安全的缩略图管理器。 IE。一个本身了解如何协调对文件的访问的类。

一个简单的版本可能如下所示：

class ThumbnailManager
{
    private Dictionary<Tuple<string, int, int>, string> _thumbnails =
        new Dictionary<Tuple<string, int, int>, string>();
    private Dictionary<Tuple<string, int, int>, Task<string>> _workers =
        new Dictionary<Tuple<string, int, int>, Task<string>>();
    private readonly object _lock = new object();

    public async Task<string> RetrieveThumbnail(string originalFile, int width, int height)
    {
        Tuple<string, int, int> key = Tuple.Create(originalFile, width, height);
        Task task;

        lock (_lock)
        {
            string fileName;

            if (_thumbnails.TryGetValue(key, out fileName))
            {
                return fileName;
            }

            if (!_workers.TryGetValue(key, out task))
            {
                task = Task.Run(() => ResizeFile(originalFile, width, height));
                _workers[key] = task;
            }
        }

        string result = await task;

        lock (_lock)
        {
            _thumbnails[key] = result;
            _workers.Remove(key);
        }

        return result;
    }
}

string ResizeFile(string originalImageFilepath, int width, int height)
{
    string cachedImageFilepath = GenerateCachedImageFilepath(originalImageFilepath);

    if (!FileExists(cachedImageFilepath))
    {
        byte[] resizedImage = _imageResizer.ResizeImage(originalImageFilepath, width, height);

        _physicalFileManager.WriteToFile(cachedImageFilepath, resizedImage);
    }

    return cachedImageFilepath;
}

换句话说，管理器首先检查它是否知道必要的文件。如果是，则意味着文件已经创建，它只是返回路径。

如果没有，那么它检查的下一件事是查看必要文件的创建是否已经在进行中。毕竟，多次制作同一个文件是没有意义的！如果它还没有在进行中，那么它会启动一个Task 来创建文件。如果它已经在进行中，那么它只是检索代表该操作的Task。

在任何一种情况下，都将等待代表操作的Task。该方法在该点返回；操作完成后，该方法继续执行，将结果文件的名称添加到已完成文件的字典中，并从正在进行的字典中删除已完成的任务。

当然，它是一个async方法，调用者使用它的正确方法是它自己在调用它时使用await，这样该方法可以在需要时异步完成而不会阻塞调用线程。您的问题中没有足够的上下文来确切地知道那会是什么样子，但我想您可以弄清楚那部分。