C#环形缓冲区（队列）完全实现

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呗。开扯……

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);
｝

验证

TCP大数据连续测试一周没出现问题内存问题。