C#环形缓冲区（队列）完全实现

weijianian 2016-08-09

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来源：番茄炒西红柿

链接：cnblogs.com/fanqie-liuxiao/p/5712094.html

公司项目中经常设计到串口通信，TCP通信，而且大多都是实时的大数据的传输，然后大家都知道协议通讯肯定涉及到什么，封包、拆包、粘包、校验……什么鬼的概念一大堆，说简单点儿就是要一个高效率可复用的缓存区。按照码农的惯性思维就是去百度、谷歌搜索看有没有现成的东西可以直接拿来用，然而我并没有找到，好吧不是很难的东西自己实现一个。

为什么要用环形队列？

环形队列是在实际编程极为有用的数据结构,它有如下特点：

它是一个首尾相连的FIFO的数据结构，采用数组的线性空间,数据组织简单。能很快知道队列是否满为空。能以很快速度的来存取数据。

因为有简单高效的原因，甚至在硬件都实现了环形队列。

C#完全实现（可直接使用）

鄙人新手这份代码肯定有不足之处，望大家指出交流，涉及到的多线程同步问题请调用者完成，不废话直接上代码。

public class RingBufferManager
{
public byte[] Buffer { get; set; } // 存放内存的数组
public int DataCount { get; set; } // 写入数据大小
public int DataStart { get; set; } // 数据起始索引
public int DataEnd { get; set; } // 数据结束索引
public RingBufferManager(int bufferSize)
{
DataCount = 0; DataStart = 0; DataEnd = 0;
Buffer = new byte[bufferSize];
}
public byte this[int index]
{
get
{
if (index >= DataCount) throw new Exception('环形缓冲区异常，索引溢出');
if (DataStart + index < Buffer.Length)
{
return Buffer[DataStart + index];
}
else
{
return Buffer[(DataStart + index) - Buffer.Length];
}
}
}
public int GetDataCount() // 获得当前写入的字节数
{
return DataCount;
}
public int GetReserveCount() // 获得剩余的字节数
{
return Buffer.Length - DataCount;
}
public void Clear()
{
DataCount = 0;
}
public void Clear(int count) // 清空指定大小的数据
{
if (count >= DataCount) // 如果需要清理的数据大于现有数据大小，则全部清理
{
DataCount = 0;
DataStart = 0;
DataEnd = 0;
}
else
{
if (DataStart + count >= Buffer.Length)
{
DataStart = (DataStart + count) - Buffer.Length;
}
else
{
DataStart += count;
}
DataCount -= count;
}
}
public void WriteBuffer(byte[] buffer, int offset, int count)
{
Int32 reserveCount = Buffer.Length - DataCount;
if (reserveCount >= count) // 可用空间够使用
{
if (DataEnd + count < Buffer.Length) // 数据没到结尾
{
Array.Copy(buffer, offset, Buffer, DataEnd, count);
DataEnd += count;
DataCount += count;
}
else // 数据结束索引超出结尾循环到开始
{
System.Diagnostics.Debug.WriteLine('缓存重新开始....');
Int32 overflowIndexLength = (DataEnd + count) - Buffer.Length; // 超出索引长度
Int32 endPushIndexLength = count - overflowIndexLength; // 填充在末尾的数据长度
Array.Copy(buffer, offset, Buffer, DataEnd, endPushIndexLength);
DataEnd = 0;
offset += endPushIndexLength;
DataCount += endPushIndexLength;
if (overflowIndexLength != 0)
{
Array.Copy(buffer, offset, Buffer, DataEnd, overflowIndexLength);
}
DataEnd += overflowIndexLength; // 结束索引
DataCount += overflowIndexLength; // 缓存大小
}
}
else
{
// 缓存溢出，不处理
}
}
public void ReadBuffer(byte[] targetBytes,Int32 offset, Int32 count)
{
if (count > DataCount) throw new Exception('环形缓冲区异常，读取长度大于数据长度');
Int32 tempDataStart = DataStart;
if (DataStart + count < Buffer.Length)
{
Array.Copy(Buffer, DataStart, targetBytes, offset, count);
}
else
{
Int32 overflowIndexLength = (DataStart + count) - Buffer.Length; // 超出索引长度
Int32 endPushIndexLength = count - overflowIndexLength; // 填充在末尾的数据长度
Array.Copy(Buffer, DataStart, targetBytes, offset, endPushIndexLength);
offset += endPushIndexLength;
if (overflowIndexLength != 0)
{
Array.Copy(Buffer, 0, targetBytes, offset, overflowIndexLength);
}
}
}
public void WriteBuffer(byte[] buffer)
{
WriteBuffer(buffer, 0, buffer.Length);
}
}

调用实例

生产

int len = sConn.Receive(receiveBuffer, 0, receiveBuffer.Length, SocketFlags.None, out se);
if (len <= 0) throw new Exception('disconnect..');
if (len > 0)
{
lock (LockReceiveBuffer)
{
while (len + receiveBufferManager.DataCount > MAX_BUFFER_LEN) // 缓存溢出处理
{
Monitor.Wait(LockReceiveBuffer,10000);
}
receiveBufferManager.WriteBuffer(receiveBuffer, 0, len);
Monitor.PulseAll(LockReceiveBuffer);
}
}

消费

lock (LockReceiveBuffer)
{
freame_byte = new byte[frameLen];
receiveBufferManager.ReadBuffer(freame_byte, 0, frameLen);
receiveBufferManager.Clear(frameLen);
｝