C#如何实现多线程TCP服务端请求 解决单线程请求耗时过长问题

原有代码核心问题 #

• 方法定义为async void，外部无法等待执行完成，Main函数调用后会直接执行后续写文件、关闭连接逻辑，此时请求还未完成
• 单TcpClient实例多线程共享，NetworkStream非线程安全，并发读写会导致报文乱序、数据对应错误
• 循环内直接await Task.Run，所有任务串行执行，无法实现并发效果
• 数组索引越界风险：数组长度为2018，最大索引为2017，原逻辑i会遍历到2018，会触发索引越界异常
• 步长为5的循环逻辑错误，无法覆盖所有2018个数组位

调整后完整代码 #

using System;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Net.Sockets;
using System.Text.RegularExpressions;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static int[] numList = new int[2018];
    private const int Port = 替换为实际端口;
    private const string ServerIp = "替换为实际服务端IP";
    // 预编译正则，提升匹配性能
    private static readonly Regex NumRegex = new Regex(@"\d+", RegexOptions.Compiled);
    // 控制最大并发数为5
    private static readonly SemaphoreSlim Semaphore = new SemaphoreSlim(5, 5);

    static async Task Main(string[] args)
    {
        // 生成所有需要请求的序号1-2018
        var requestTasks = Enumerable.Range(1, 2018).Select(i => RequestSingle(i));
        
        // 等待所有请求完成
        await Task.WhenAll(requestTasks);

        // 排序数组计算中位数
        Array.Sort(numList);
        double median;
        int len = numList.Length;
        if (len % 2 == 0)
        {
            median = (numList[len / 2 - 1] + numList[len / 2]) / 2.0;
        }
        else
        {
            median = numList[len / 2];
        }
        Console.WriteLine($"中位数为：{median}");

        // 写入文件
        File.WriteAllLines("FileONE.txt", numList.Select(x => x.ToString()));

        Console.WriteLine("Запрос завершен...");
        Console.ReadKey();
    }

    /// <summary>
    /// 单次请求逻辑
    /// </summary>
    private static async Task RequestSingle(int index)
    {
        // 等待并发许可
        await Semaphore.WaitAsync();
        try
        {
            // 每个请求用独立TcpClient，避免线程安全问题
            using var client = new TcpClient();
            await client.ConnectAsync(ServerIp, Port);
            using var stream = client.GetStream();
            using var writer = new StreamWriter(stream) { AutoFlush = true };
            using var reader = new StreamReader(stream);

            // 发送请求
            await writer.WriteLineAsync(index.ToString());

            // 接收响应
            string message = await reader.ReadLineAsync();

            // 提取数字
            var match = NumRegex.Match(message);
            if (match.Success)
            {
                int result = Convert.ToInt32(match.Value);
                Console.WriteLine($"序号{index}请求结果：{result}");
                // 数组索引从0开始，所以减1避免越界
                numList[index - 1] = result;
            }
        }
        catch (Exception ex)
        {
            Console.WriteLine($"序号{index}请求失败：{ex.Message}");
            // 可自行补充失败重试逻辑
        }
        finally
        {
            // 释放并发许可
            Semaphore.Release();
        }
    }
}

关键调整说明 #

• 用SemaphoreSlim控制最大并发数为5，保证同时只有5个请求在执行
• 将异步方法返回值改为Task，可通过Task.WhenAll等待所有请求完成后再执行后续逻辑
• 每个请求使用独立的TcpClient实例，避免多线程共享连接导致的报文乱序问题
• 所有IO操作改为异步API（ConnectAsync/WriteLineAsync/ReadLineAsync），提升资源利用率
• 修复数组索引问题，避免越界，覆盖所有2018个存储位
• 添加异常捕获逻辑，避免单个请求失败导致整个程序崩溃

注意事项 #

• 如果服务端支持同一连接多请求并行处理，可改为连接池复用TcpClient，减少连接建立开销
• 可在异常分支添加重试逻辑，提升请求成功率
• 本代码要求C#版本在7.1及以上，需在项目属性的「高级生成设置」中，将语言版本设置为7.1+，支持async Main

内容的提问来源于stack exchange，提问作者magrega