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C#并发流程控制框架:基于CSP模型的工控逻辑与运动控制利器(单线程调度每秒100万次以上)

ccwgpt 2025-05-14 12:13 14 浏览 0 评论

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项目介绍

CsGo是一个功能强大、易于使用的C#并发流程控制框架和运动控制框架,适用于工业自动化、机器视觉等多个领域。通过提供灵活的并发控制机制和高效的任务处理能力,它能够帮助开发者构建稳定可靠的工业自动化和机器视觉系统。

项目特点

相对于传统多线程模型、状态机模型、类PLC模型,逻辑结构紧凑清晰,开发效率极高,易于维护升级;单线程调度每秒100万次以上,从容应对千级IO点数;已在多个项目中使用,稳定可靠。

基于CSP(Communication Sequential Processes)模型构建,逻辑结构紧凑清晰,支持自定义单/多线程调度,以及高精度定时器和调度优先级等功能。

  • 开源地址:https://gitee.com/hamasm/CsGo

CSP模型介绍

CSP模型是一种强大的并发计算模型,它通过进程间的通信来协调并发系统中的交互行为,从而简化了并发编程的复杂性并提高了系统的可靠性和可维护性。随着并发编程在各个领域中的广泛应用,CSP模型的价值和重要性也日益凸显。

技术特点

  • 并发控制:支持多种并发模式,包括串行、并行、依赖执行等,通过generator.childrenwait_group等机制实现。
  • 自定义调度:允许开发者根据实际需求自定义单线程或多线程调度策略,以及主UI线程调度,便于逻辑与UI的交互。
  • 高精度定时器:内置高精度定时器,确保任务执行的准确性和及时性。
  • 扩展性:在golang语言的编程模式基础上进行设计,并进行必要的功能扩展,以满足工业自动化和机器视觉的特定需求。

核心功能

  • 逻辑停止与暂停:支持在运行时动态停止或暂停逻辑执行,提供灵活的流程控制手段。
  • 树形多任务调度:采用树形结构管理多任务,提高逻辑的可靠性和稳定性。
  • 任务优先级:支持设置任务的执行优先级,确保关键任务得到优先处理。
  • 超时等待与中止:提供超时等待功能,允许在指定时间内等待任务完成,并支持超时后中止所有任务。

应用场景

  • 工业自动化:适用于各种工业自动化控制系统,如生产线控制、机器人控制等。
  • 机器视觉:支持机器视觉流程开发,包括图像识别、处理和分析等任务。
  • 其他领域:还可用于需要高效并发处理和流程控制的其他领域,如实时数据分析、网络通信等。

示例代码

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using Go;

namespace WorkerFlow
{
class Program
{
static shared_strand strand;

static void Log(string msg)
{
Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} {msg}");
}

static async Task Worker(string name, int time = 1000)
{
await generator.sleep(time);
Log(name);
}

//1 A、B、C依次串行
//A->B->C
static async Task Worker1()
{
await Worker("A");
await Worker("B");
await Worker("C");
}

//2 A、B、C全部并行,且依赖同一个strand(隐含参数,所有依赖同一个strand的任务都是线程安全的)
//A
//B
//C
static async Task Worker2()
{
generator.children children = new generator.children();
children.go(() => Worker("A"));
children.go(() => Worker("B"));
children.go(() => Worker("C"));
await children.wait_all();
}

//3 A执行完后,B、C再并行
// -->B
// |
//A->
// |
// -->C
static async Task Worker3()
{
await Worker("A");
generator.children children = new generator.children();
children.go(() => Worker("B"));
children.go(() => Worker("C"));
await children.wait_all();
}

//4 B、C都并行执行完后,再执行A
//B--
// |
// -->A
// |
//C--
static async Task Worker4()
{
generator.children children = new generator.children();
children.go(() => Worker("B"));
children.go(() => Worker("C"));
await children.wait_all();
await Worker("A");
}

//5 B、C任意一个执行完后,再执行A
//B--
// |
// >-->A
// |
//C--
static async Task Worker5()
{
generator.children children = new generator.children();
var B = children.tgo(() => Worker("B", 1000));
var C = children.tgo(() => Worker("C", 2000));
var task = await children.wait_any();
if (task == B)
{
Log("B成功");
}
else
{
Log("C成功");
}
await Worker("A");
}

//6 等待一个特定任务
static async Task Worker6()
{
generator.children children = new generator.children();
var A = children.tgo(() => Worker("A"));
var B = children.tgo(() => Worker("B"));
await children.wait(A);
}

//7 超时等待一个特定任务,然后中止所有任务
static async Task Worker7()
{
generator.children children = new generator.children();
var A = children.tgo(() => Worker("A", 1000));
var B = children.tgo(() => Worker("B", 2000));
if (await children.timed_wait(1500, A))
{
Log("成功");
}
else
{
Log("超时");
}
await children.stop();
}

//8 超时等待一组任务,然后中止所有任务
static async Task Worker8()
{
generator.children children = new generator.children();
children.go(() => Worker("A", 1000));
children.go(() => Worker("B", 2000));
var tasks = await children.timed_wait_all(1500);
await children.stop();
Log($"成功{tasks.Count}个");
}

//9 超时等待一组任务,然后中止所有任务,且在中止任务中就地善后处理
static async Task Worker9()
{
generator.children children = new generator.children();
children.go(() => Worker("A", 1000));
children.go(async delegate ()
{
try
{
await Worker("B", 2000);
}
catch (generator.stop_exception)
{
Log("B被中止");
await generator.sleep(500);
throw;
}
catch (System.Exception)
{
}
});
var task = await children.timed_wait_all(1500);
await children.stop();
Log($"成功{task.Count}个");
}

//10 嵌套任务
static async Task Worker10()
{
generator.children children = new generator.children();
children.go(async delegate ()
{
generator.children children1 = new generator.children();
children1.go(() => Worker("A"));
children1.go(() => Worker("B"));
await children1.wait_all();
});
children.go(async delegate ()
{
generator.children children1 = new generator.children();
children1.go(() => Worker("C"));
children1.go(() => Worker("D"));
await children1.wait_all();
});
await children.wait_all();
}

//11 嵌套中止
static async Task Worker11()
{
generator.children children = new generator.children();
children.go(() => Worker("A", 1000));
children.go(async delegate ()
{
try
{
generator.children children1 = new generator.children();
children1.go(async delegate ()
{
try
{
await Worker("B", 2000);
}
catch (generator.stop_exception)
{
Log("B被中止1");
await generator.sleep(500);
throw;
}
catch (System.Exception)
{
}
});
await children1.wait_all();
}
catch (generator.stop_exception)
{
Log("B被中止2");
throw;
}
catch (System.Exception)
{
}
});
await generator.sleep(1500);
await children.stop();
}

//12 并行执行且等待一组耗时算法
static async Task Worker12()
{
wait_group wg = new wait_group();
for (int i = 0; i < 2; i++)
{
wg.add();
int idx = i;
var _ = Task.Run(delegate ()
{
try
{
Log($"执行算法{idx}");
}
finally
{
wg.done();
}
});
}
await wg.wait();
Log("执行算法完成");
}

//13 串行执行耗时算法,耗时算法必需放在线程池中执行,否则依赖同一个strand的调度将不能及时
static async Task Worker13()
{
for (int i = 0; i < 2; i++)
{
await generator.send_task(() => Log($"执行算法{i}"));
}
}

static async Task MainWorker()
{
await Worker1();
await Worker2();
await Worker3();
await Worker4();
await Worker5();
await Worker6();
await Worker7();
await Worker8();
await Worker9();
await Worker10();
await Worker11();
await Worker12();
await Worker13();
}

static void Main(string[] args)
{
work_service work = new work_service();
strand = new work_strand(work);
generator.go(strand, MainWorker);
work.run();
Console.ReadKey();
}
}
}



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