在 DotNetty 中实现同步请求

一、背景

DotNetty 本身是一个优秀的网络通讯框架，不过它是基于异步事件驱动来处理另一端的响应，需要在单独的 Handler 去处理相应的返回结果。而在我们的实际使用当中，尤其是 客户端程序 基本都是 请求-响应 模型，在发送了数据时候需要等待服务器的响应才能进行下一步操作，如果服务器返回的是错误信息，则需要进行特殊的处理。

类似于下面这种方式：

public async void Button1_Click()
{
    var result = await DotNettyClient.SendData("Hello");
    
    if(result == "Error")
    {
        throw new Exception("服务器返回错误!");
    }
    
    Console.WriteLine($"Hello {result}");
}

二、解决思路

参阅了大部分资料之后，发现在 Java 的 Netty 当中可以使用 Future / Promise 来实现，那么 C# 是否有类似的组件呢？答案是有的，他们对应的就是 Task 和 TaskCompletionSource，前者是给调用者的任务，而后者则是用于设置响应任务的结果。

那么我们就可以这么来处理，当客户端发送请求时，附带唯一的一个请求 ID，并将 TaskCompletionSource 放在一个请求字典当中，请求 ID 作为字典的 Key，值是 TaskCompletionSource，之后返回一个 Task。当客户端接收到服务器响应的时候，通过 TaskCompletionSource 设置之前那个 Task 的结果，这样我们接收到响应之后，就会从之前 await 的地方继续执行。

这里我自己的需求仅仅是类似于 同步阻塞式 的操作，所以我直接使用一个队列来做简单处理，并没有用唯一的请求 ID 来表示不同的请求，也没有使用字典，因为我可以 保证在同一时间内有且仅有一个客户端请求被发起，而且也做了响应的超时处理机制。

三、代码实现

实现起来超级简单，只需要在发起请求的时候，创建一个 TaskCompletionSource 对象。这个泛型参数指的是你想要的返回值类型，这里我以 TResponse 代替，下面的 DEMO 我会用 string 类型进行演示。

创建好一个 TaskCompletionSource 之后，在发送方法里面，我们可以将其对象放在一个先进先出的队列当中，然后将其 Task 属性作为发送方法的返回值。

我们再来到处理服务器响应的 Handler 当中，从队列里面拿去之前存放的 TaskCompletionSource 对象，调用其 SetResult() 方法，将具体响应进行设置。

通过以上的操作，我们在发送数据的时候，就可以使用 await 关键字等待服务端的响应，但不会阻塞线程，当客户端接收到服务端响应时，就会恢复到之前 await 的位置继续执行。

数据发送方法：

public static class DotNettyClient
{
    static DotNettyClient()
    {
        RequestQueue = new Queue>();
    }
    
    public static Queue> RequestQueue { get; set; }
    
    public static async Task SendData(string data)
    {
        var resultTask = new TaskCompletionSource();
        
        var buffer = new Unpooled.Buffer();
        buffer.WriteBytes(Encoding.UTF8.GetBytes(data));
        await _clientChannel.WriteAndFlushAsync(buffer);
        
        RequestQueue.Enqueue(resultTask);
        
        return await resultTask.Task;
    }
}

服务端响应处理：

public class ProtocolHandler : ChannelHandlerAdapter
{
    public override void ChannelRead(IChannelHandlerContext context, object message)
    {
        if(message is string response)
        {
            if(!DotNettyClient.RequestQueue.TryDequeue(out TaskCompletionSource result)) return;
            result.SetResult(response);
        }
    }
}

这里我就不再编写解析器，主要说明一下代码的思路，下面在使用的时候就如同第一节说的一样，直接使用 await 关键字等待响应结果即可。

四、缺陷

在这里我并没有展示多个异步请求的情况，如果是用户同时发起多个请求的时候，你可以通过数据的唯一 ID 来标识每一个请求，读取时根据唯一 ID 从字典获取数据，这样在接收服务端响应的时候就能处理这种情况了。

五、参考资料

• DotNetty Github Issues
• dotBlogs - 《[C#] 將事件驅動 (event-driven) 的模式改為可等候的方法 (awaitable method)》
• dotBlogs -《[C#.NET][TPL] 利用 TaskCompletionSource 將 EAP 轉換成 TAP》
• HK-Zhang -《TaskCompletionSource的使用场景》