一：背景

1. 講故事

最近同事在寫一段業務邏輯的時候，程序跑起來總是報：集合已修改；可能無法執行枚舉操作，硬是沒有找到什麼情況下會導致這個異常產生，就讓我來找一下bug，其實這個異常在座的每個程序員幾乎都遇到過，誰也不是一生下就是大牛，簡單看了下代碼，確實是多線程操作foreach，但並沒有對foreach進行Add，Remove操作，掃完代碼其實我也是有點懵，沒撤只能調試了，在foreach里套一層trycatch，查看異常的線程堆棧從而找出了問題代碼，代碼簡化如下：

        static void Main(string[] args)
        {
            var dict = new Dictionary<int, int>()
            {
                [1001] = 1,
                [1002] = 10,
                [1003] = 20
            };

            foreach (var userid in dict.Keys)
            {
                dict[userid] = dict[userid] + 1;
            }
        }

先尋找點安慰，說實話，憑肉眼你覺得這段代碼會拋出異常嗎？ 反正我是被騙過了，大寫的尷尬，結論如下，運行一下便知。

從圖中看確實是異常，說明在foreach的過程中連迭代集合的 value 都不可以修改，這讓我激起了強烈的探索欲，看看FCL中到底是怎麼限制的。

二：源碼探索

1. 從IL中尋找答案

C#已發展到 9.0 了，到處都充斥着語法糖，有時候不看一下底層的IL都不知道到底是轉化成了什麼，所以這個是必須的。

	IL_000d: callvirt instance void class [System.Collections]System.Collections.Generic.Dictionary`2<int32, int32>::set_Item(!0, !1)
	IL_001b: callvirt instance void class [System.Collections]System.Collections.Generic.Dictionary`2<int32, int32>::set_Item(!0, !1)
	IL_0029: callvirt instance void class [System.Collections]System.Collections.Generic.Dictionary`2<int32, int32>::set_Item(!0, !1)
	IL_0037: callvirt instance valuetype [System.Collections]System.Collections.Generic.Dictionary`2/KeyCollection/Enumerator<!0, !1> class [System.Collections]System.Collections.Generic.Dictionary`2/KeyCollection<int32, int32>::GetEnumerator()

	.try
	{
		IL_003d: br.s IL_005a
		// loop start (head: IL_005a)
			IL_003f: ldloca.s 1
			IL_0041: call instance !0 valuetype [System.Collections]System.Collections.Generic.Dictionary`2/KeyCollection/Enumerator<int32, int32>::get_Current()
			IL_004c: callvirt instance !1 class [System.Collections]System.Collections.Generic.Dictionary`2<int32, int32>::get_Item(!0)
			IL_0053: callvirt instance void class [System.Collections]System.Collections.Generic.Dictionary`2<int32, int32>::set_Item(!0, !1)
			IL_005a: ldloca.s 1
			IL_005c: call instance bool valuetype [System.Collections]System.Collections.Generic.Dictionary`2/KeyCollection/Enumerator<int32, int32>::MoveNext()
			IL_0061: brtrue.s IL_003f
		// end loop

		IL_0063: leave.s IL_0074
	} // end .try
	finally
	{

	} // end handler    

從IL代碼中可以看到，先執行了三次字典的索引器操作，然後調用了 Dictionary.GetEnumerator 來生成字典的迭代類，這思路就非常清晰了，然後我們看一下類索引器都做了些什麼。

從圖中可以看到，每一次的索引器操作，這裏都執行了version++，所以字典初始化完成之後，這裏的 version=3，沒有問題吧，然後繼續看代碼，尋找 Dictionary.GetEnumerator 方法啟動迭代類。

上面代碼的 _version = dictionary._version; 一定要看仔細了，在啟動迭代類的時候記錄了當時字典的版本號，也就是_version=3，然後繼續探索moveNext方法幹了什麼，如下圖：

從圖中可以看到，當每次執行moveNext的過程中，都會判斷一下字典的 version 和 當初初始化迭代類中的version 版本號是否一致，如果不一致就拋出異常，所以這行代碼就是點睛之筆了，當在foreach體中執行了 dict[userid] = dict[userid] + 1; 語句，相當於又執行了一次類索引器操作，這時候字典的version就變成 4 了，而當初初始化迭代類的時候還是3，自然下一次執行 moveNext 就是 3 != 4 拋出異常了。

如果你非要讓我證明給你看，這裏可以使用dnspy直接調試源碼，在異常那裡下一個斷點再查看兩個version版本號不就知道啦。。。

2. 面對疾風

有些朋友可能要說，碼農今天分享的這篇一點水準都沒有，我18年前就知道字典是不能動態修改的，還分析的頭頭是勁。

但是我有話要說，這個還確實是我的一個盲區，平時在迭代字典的時候value一般都是引用類型，動態修改引用類型的值自然是沒有問題的，這是因為你不管怎麼修改都不會改變 _version 版本號，但質疑我的也不要把話說的太滿，因為這種操作是非常語義化非常大眾的需求，你能保證後面net版本不支持這個嗎？？？ 如果你說不可能，那恭喜你，被我帶到坑裡面去啦。

下面我用原封不動的代碼在 .net 5 下跑一次，睜大眼睛好好看哦~~~

驚訝吧, 居然在 .Net 5 中可以的，接下來用ILSpy去查查底層源碼，.netcore 3.1 和 net5 中分別對 類索引器 都做了啥修改。

• netcore 3.1

Path： C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\3.1.2\System.Private.CoreLib.dll

• net5

Path： C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\5.0.0-preview.5.20278.1\System.Private.CoreLib.dll

對比兩張圖你會發現 .Net5 中並沒有做 _version++ 操作，這就了，如果你再細讀代碼，你還發現 .Net5 對字典進行了較大幅度的優化，哈哈，當初在 .Net5 之前產生的錯誤，在 .Net5 中居然沒有啦!

四： 總結

源碼面前，不談隱私，沒事多翻翻源碼，有可能還有意外收穫，比如在 .Net 5下的這點新發現，可能還是全網第一個哦，這要是兩個大牛爭吵，讓小白去相信誰呢，嘿嘿，源碼才是真正的專家~

如您有更多問題與我互動，掃描下方進來吧~

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前言

上一篇【.Net Core微服務入門全紀錄（二）——Consul-服務註冊與發現（上）】已經成功將我們的服務註冊到Consul中，接下來就該客戶端通過Consul去做服務發現了。

服務發現

• 同樣Nuget安裝一下Consul：

• 改造一下業務系統的代碼：

ServiceHelper.cs：

    public class ServiceHelper : IServiceHelper
    {
        private readonly IConfiguration _configuration;

        public ServiceHelper(IConfiguration configuration)
        {
            _configuration = configuration;
        }

        public async Task<string> GetOrder()
        {
            //string[] serviceUrls = { "http://localhost:9060", "http://localhost:9061", "http://localhost:9062" };//訂單服務的地址，可以放在配置文件或者數據庫等等...

            var consulClient = new ConsulClient(c =>
            {
                //consul地址
                c.Address = new Uri(_configuration["ConsulSetting:ConsulAddress"]);
            });

            //consulClient.Catalog.Services().Result.Response;
            //consulClient.Agent.Services().Result.Response;
            var services = consulClient.Health.Service("OrderService", null, true, null).Result.Response;//健康的服務

            string[] serviceUrls = services.Select(p => $"http://{p.Service.Address + ":" + p.Service.Port}").ToArray();//訂單服務地址列表

            if (!serviceUrls.Any())
            {
                return await Task.FromResult("【訂單服務】服務列表為空");
            }

            //每次隨機訪問一個服務實例
            var Client = new RestClient(serviceUrls[new Random().Next(0, serviceUrls.Length)]);
            var request = new RestRequest("/orders", Method.GET);

            var response = await Client.ExecuteAsync(request);
            return response.Content;
        }

        public async Task<string> GetProduct()
        {
            //string[] serviceUrls = { "http://localhost:9050", "http://localhost:9051", "http://localhost:9052" };//產品服務的地址，可以放在配置文件或者數據庫等等...

            var consulClient = new ConsulClient(c =>
            {
                //consul地址
                c.Address = new Uri(_configuration["ConsulSetting:ConsulAddress"]);
            });

            //consulClient.Catalog.Services().Result.Response;
            //consulClient.Agent.Services().Result.Response;
            var services = consulClient.Health.Service("ProductService", null, true, null).Result.Response;//健康的服務

            string[] serviceUrls = services.Select(p => $"http://{p.Service.Address + ":" + p.Service.Port}").ToArray();//產品服務地址列表

            if (!serviceUrls.Any())
            {
                return await Task.FromResult("【產品服務】服務列表為空");
            }

            //每次隨機訪問一個服務實例
            var Client = new RestClient(serviceUrls[new Random().Next(0, serviceUrls.Length)]);
            var request = new RestRequest("/products", Method.GET);

            var response = await Client.ExecuteAsync(request);
            return response.Content;
        }
    }

appsettings.json：

{
  "Logging": {
    "LogLevel": {
      "Default": "Information",
      "Microsoft": "Warning",
      "Microsoft.Hosting.Lifetime": "Information"
    }
  },
  "AllowedHosts": "*",
  "ConsulSetting": {
    "ConsulAddress": "http://localhost:8500"
  }
}

OK，以上代碼就完成了服務列表的獲取。

瀏覽器測試一下：

隨便停止2個服務：

繼續訪問：

這時候停止的服務地址就獲取不到了，客戶端依然正常運行。

這時候解決了服務的發現，新的問題又來了…

• 客戶端每次要調用服務，都先去Consul獲取一下地址，這不僅浪費資源，還增加了請求的響應時間，這顯然讓人無法接受。

那麼怎麼保證不要每次請求都去Consul獲取地址，同時又要拿到可用的地址列表呢？
Consul提供的解決方案：——Blocking Queries （阻塞的請求）。詳情請見官網：https://www.consul.io/api-docs/features/blocking

Blocking Queries

這是什麼意思呢，簡單來說就是當客戶端請求Consul獲取地址列表時，需要攜帶一個版本號信息，Consul會比較這個客戶端版本號是否和Consul服務端的版本號一致，如果一致，則Consul會阻塞這個請求，直到Consul中的服務列表發生變化，或者到達阻塞時間上限；如果版本號不一致，則立即返回。這個阻塞時間默認是5分鐘，支持自定義。
那麼我們另外啟動一個線程去干這件事情，就不會影響每次的用戶請求了。這樣既保證了客戶端服務列表的準確性，又節約了客戶端請求服務列表的次數。

• 繼續改造代碼：
  IServiceHelper增加一個獲取服務列表的接口方法：

    public interface IServiceHelper
    {
        /// <summary>
        /// 獲取產品數據
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        Task<string> GetProduct();

        /// <summary>
        /// 獲取訂單數據
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        Task<string> GetOrder();

        /// <summary>
        /// 獲取服務列表
        /// </summary>
        void GetServices();
    }

ServiceHelper實現接口：

    public class ServiceHelper : IServiceHelper
    {
        private readonly IConfiguration _configuration;
        private readonly ConsulClient _consulClient;
        private ConcurrentBag<string> _orderServiceUrls;
        private ConcurrentBag<string> _productServiceUrls;

        public ServiceHelper(IConfiguration configuration)
        {
            _configuration = configuration;
            _consulClient = new ConsulClient(c =>
            {
                //consul地址
                c.Address = new Uri(_configuration["ConsulSetting:ConsulAddress"]);
            });
        }

        public async Task<string> GetOrder()
        {
            if (_productServiceUrls == null)
                return await Task.FromResult("【訂單服務】正在初始化服務列表...");

            //每次隨機訪問一個服務實例
            var Client = new RestClient(_orderServiceUrls.ElementAt(new Random().Next(0, _orderServiceUrls.Count())));
            var request = new RestRequest("/orders", Method.GET);

            var response = await Client.ExecuteAsync(request);
            return response.Content;
        }

        public async Task<string> GetProduct()
        {
            if(_productServiceUrls == null)
                return await Task.FromResult("【產品服務】正在初始化服務列表...");

            //每次隨機訪問一個服務實例
            var Client = new RestClient(_productServiceUrls.ElementAt(new Random().Next(0, _productServiceUrls.Count())));
            var request = new RestRequest("/products", Method.GET);

            var response = await Client.ExecuteAsync(request);
            return response.Content;
        }

        public void GetServices()
        {
            var serviceNames = new string[] { "OrderService", "ProductService" };
            Array.ForEach(serviceNames, p =>
            {
                Task.Run(() =>
                {
                    //WaitTime默認為5分鐘
                    var queryOptions = new QueryOptions { WaitTime = TimeSpan.FromMinutes(10) };
                    while (true)
                    {
                        GetServices(queryOptions, p);
                    }
                });
            });
        }
        private void GetServices(QueryOptions queryOptions, string serviceName)
        {
            var res = _consulClient.Health.Service(serviceName, null, true, queryOptions).Result;
            
            //控制台打印一下獲取服務列表的響應時間等信息
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now}獲取{serviceName}：queryOptions.WaitIndex：{queryOptions.WaitIndex}  LastIndex：{res.LastIndex}");

            //版本號不一致 說明服務列表發生了變化
            if (queryOptions.WaitIndex != res.LastIndex)
            {
                queryOptions.WaitIndex = res.LastIndex;

                //服務地址列表
                var serviceUrls = res.Response.Select(p => $"http://{p.Service.Address + ":" + p.Service.Port}").ToArray();

                if (serviceName == "OrderService")
                    _orderServiceUrls = new ConcurrentBag<string>(serviceUrls);
                else if (serviceName == "ProductService")
                    _productServiceUrls = new ConcurrentBag<string>(serviceUrls);
            }
        }
    }

Startup的Configure方法中調用一下獲取服務列表：

        public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env, IServiceHelper serviceHelper)
        {
            if (env.IsDevelopment())
            {
                app.UseDeveloperExceptionPage();
            }
            else
            {
                app.UseExceptionHandler("/Home/Error");
            }
            app.UseStaticFiles();

            app.UseRouting();

            app.UseAuthorization();

            app.UseEndpoints(endpoints =>
            {
                endpoints.MapControllerRoute(
                    name: "default",
                    pattern: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
            });

            //程序啟動時 獲取服務列表
            serviceHelper.GetServices();
        }

代碼完成，運行測試：

現在不用每次先請求服務列表了，是不是流暢多了？

看一下控制台打印：

這時候如果服務列表沒有發生變化的話，獲取服務列表的請求會一直阻塞到我們設置的10分鐘。

隨便停止2個服務：

這時候可以看到，數據被立馬返回了。

繼續訪問客戶端網站，同樣流暢。
（gif圖傳的有點問題。。。）

至此，我們就通過Consul完成了服務的註冊與發現。
接下來又引發新的思考。。。

1. 每個客戶端系統都去維護這一堆服務地址，合理嗎？
2. 服務的ip端口直接暴露給所有客戶端，安全嗎？
3. 這種模式下怎麼做到客戶端的統一管理呢？
   …

代碼放在：https://github.com/xiajingren/NetCoreMicroserviceDemo

未完待續…

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