System.IO.Pipelines 很酷的读写数据流方式！

前言

文本分享一种新的读写数据流方式 —— System.IO.Pipelines。这个东西在 .NET Core 2.1 中出现了，它能够帮助你更高效地处理数据流。

System.IO.Pipelines 是啥？

System.IO.Pipelines 是一个用于读写数据流的高性能 API。它主要由三个部分组成：Pipe、PipelineReader 和 PipelineWriter。

Pipe 是一个异步、线程安全的缓冲区，它让数据在生产者和消费者之间流动。PipelineReader 和 PipelineWriter 则是 Pipe 的读取和写入端点。

有什么优点？

这个东西有以下优点：

1. 高性能：System.IO.Pipelines 能够处理大量数据，而且不需要额外的内存分配，这意味着你可以减少内存使用量。
2. 低延迟：它能够在不阻塞线程池中的线程的情况下处理数据，这意味着你的应用程序能够更快地响应请求。
3. 异步读写：System.IO.Pipelines 支持异步读写，这意味着你的应用程序能够同时处理多个请求，而不会阻塞线程池中的线程。
4. 可扩展性：System.IO.Pipelines 可以很容易地扩展到多个处理器，从而实现高并发处理。

有哪些应用场景？

网络编程

如果你正在编写一个网络应用程序，那么 System.IO.Pipelines 可能是你的最佳选择。它能够帮你高效地处理大量的网络数据流。你可以使用 PipelineWriter 将数据写入缓冲区，在另一个线程中使用 PipelineReader 读取缓冲区中的数据，并进行处理。这样可以大大减少内存分配和线程阻塞的情况，从而提高应用程序的响应速度。

文件处理

如果你需要处理大量的文件数据，那么 System.IO.Pipelines 也是非常有用的。你可以将文件分块读取到缓冲区中，然后使用 PipelineReader 读取缓冲区中的数据，并进行处理。这样可以大大减少内存分配和文件 I/O 的开销，从而提高文件处理的效率。

怎么使用？

分成三个步骤：

1. 创建 Pipe：创建一个缓冲区，用于读取和写入数据。
2. 写入数据：使用 PipelineWriter 将数据写入缓冲区。
3. 读取数据并处理：使用 PipelineReader 读取缓冲区中的数据，并进行处理。

下面是一个简单的示例，演示使用 System.IO.Pipelines 读取并处理字节数组：

using System;
using System.Buffers;
using System.IO.Pipelines;
using System.Threading.Tasks;

namespace PipelinesTest
{
    class Program
    {
        static async Task Main(string[] args)
        {
            var data = new byte[] { 1, 2, 3, 4, 5 };

            // 创建缓冲区
            var pipe = new Pipe();

            // 写入数据到缓冲区
            await pipe.Writer.WriteAsync(data);

            // 读取数据并处理
            while (true)
            {
                var result = await pipe.Reader.ReadAsync();
                var buffer = result.Buffer;

                try
                {
                    if (buffer.IsEmpty && result.IsCompleted)
                    {
                        break;
                    }

                    // 处理数据
                    foreach (var segment in buffer)
                    {
                        Console.WriteLine(segment.Span[0]);
                    }
                }
                finally
                {
                    // 将已处理的数据从缓冲区中删除
                    pipe.Reader.AdvanceTo(buffer.End);
                }
            }
        }
    }
}