قوائم المهام C# (.NET): Channels و TPL Dataflow

قوائم المهام لـ C# (.NET): System.Threading.Channels و TPL Dataflow

عند تطوير تطبيقات متعددة الخيوط في C# (.NET)، غالبًا ما تنشأ الحاجة لتنظيم نقل البيانات غير المتزامن بين المنتجين (producers) والمستهلكين (consumers). يتم حل النمط الكلاسيكي Producer-Consumer باستخدام قوائم المهام. في بيئة .NET، هناك أداتان قويتان لذلك: System.Threading.Channels (ظهر في .NET Core 3.0) ومكتبة TPL Dataflow (جزء من .NET منذ 4.5).

في هذه المقالة، سنشرح كلا النهجين، خصائصهما، ونقدم أمثلة عملية للكود.

1. System.Threading.Channels — قائمة خفيفة وسريعة

مساحة الأسماء System.Threading.Channels توفر قوائم آمنة للخيوط وغير متزامنة، محسّنة لسيناريوهات الإنتاجية العالية. الأنواع الرئيسية:

Channel<T> — فئة مجردة للقناة.
Channel.CreateUnbounded<T>() — قائمة غير محدودة (خطر تجاوز الذاكرة).
Channel.CreateBounded<T>(int capacity) — قائمة محدودة مع التحكم في الضغط.
ChannelWriter<T> — واجهة للكتابة.
ChannelReader<T> — واجهة للقراءة.

مثال: Producer-Consumer مع Channel

لننشئ مثالًا بسيطًا، حيث يولد منتج واحد أرقامًا، ويقوم مستهلك واحد بمعالجتها.

using System.Threading.Channels;using System.Threading.Tasks;

var channel = Channel.CreateUnbounded<int>();

// Producervar producer = Task.Run(async () =>{    for (int i = 0; i < 10; i++)    {        await channel.Writer.WriteAsync(i);        Console.WriteLine($"تم الإنتاج: {i}");        await Task.Delay(100);    }    channel.Writer.Complete(); // إشارة الانتهاء});

// Consumervar consumer = Task.Run(async () =>{    await foreach (var item in channel.Reader.ReadAllAsync())    {        Console.WriteLine($"تمت المعالجة: {item * 2}");        await Task.Delay(200);    }});

await Task.WhenAll(producer, consumer);Console.WriteLine("تم!");

مزايا Channels:

تكاليف إضافية ضئيلة (بدون تخصيص كائنات إضافية).
دعم مدمج لـ async/await و IAsyncEnumerable.
مثالي للأنظمة عالية التحميل (مثل معالجة حزم الشبكة).

2. TPL Dataflow — خط أنابيب معالجة قوي

مكتبة System.Threading.Tasks.Dataflow توفر كتلًا أكثر تعقيدًا لبناء خطوط الأنابيب (pipeline) وشبكات معالجة البيانات. الكتل الرئيسية:

BufferBlock<T> — قائمة بسيطة.
ActionBlock<T> — كتلة تنفذ إجراءً على كل عنصر.
TransformBlock<TInput, TOutput> — تحويل كل عنصر.
BatchBlock<T> — تجميع العناصر في دفعات.

مثال: خط أنابيب مع ActionBlock

لننفذ نفس المهمة: منتج يرسل أرقامًا، ومستهلك يعالجها.

using System.Threading.Tasks.Dataflow;

var actionBlock = new ActionBlock<int>(async item =>{    await Task.Delay(200);    Console.WriteLine($"تمت المعالجة: {item * 2}");}, new ExecutionDataflowBlockOptions { MaxDegreeOfParallelism = 2 });

// Producerfor (int i = 0; i < 10; i++){    await actionBlock.SendAsync(i);    Console.WriteLine($"تم الإنتاج: {i}");    await Task.Delay(100);}

actionBlock.Complete();await actionBlock.Completion;Console.WriteLine("تم!");

مزايا TPL Dataflow: