面试题：C#中Rx.NET的复杂场景架构设计

Question

假设你正在开发一个大型的C#应用程序，其中涉及多个相互关联的数据流，需要使用Rx.NET进行响应式编程。例如，有一个订单处理系统，订单数据从多个数据源（如数据库、消息队列）获取，在处理过程中要经过数据验证、转换、聚合等多个步骤，最后更新到不同的存储（数据库、缓存）。请描述你将如何基于Rx.NET设计整体架构，包括数据流的创建、操作符的组合、错误处理机制等，以确保系统的高效、稳定运行。请尽可能详细地阐述，并给出关键代码片段示例。

Answer 1

1. 数据流的创建

1. 从数据库获取订单数据：可以使用 System.Data.SqlClient 结合 Observable.FromAsync 来异步获取数据。假设使用 SqlDataReader 读取数据：

using System.Data.SqlClient;
using System.Reactive.Linq;

public static IObservable<Order> GetOrdersFromDatabase()
{
    return Observable.FromAsync(async () =>
    {
        var orders = new List<Order>();
        using (var connection = new SqlConnection("your_connection_string"))
        {
            await connection.OpenAsync();
            using (var command = new SqlCommand("SELECT * FROM Orders", connection))
            using (var reader = await command.ExecuteReaderAsync())
            {
                while (await reader.ReadAsync())
                {
                    var order = new Order
                    {
                        OrderId = reader.GetInt32(0),
                        // 其他属性赋值
                    };
                    orders.Add(order);
                }
            }
        }
        return orders;
    }).SelectMany(Observable.FromEnumerable);
}

2. 从消息队列获取订单数据：以 RabbitMQ 为例，结合 EasyNetQ 库，使用 Observable.FromEventPattern：

using EasyNetQ;
using System.Reactive.Linq;

public static IObservable<Order> GetOrdersFromMessageQueue()
{
    var bus = RabbitHutch.CreateBus("host=your_host");
    return Observable.FromEventPattern<Order>(
        h => bus.Receive<Order>("orders_queue", h),
        h => bus.Unsubscribe<Order>("orders_queue", h));
}

3. 合并数据源：使用 Observable.Merge 合并多个数据源的数据流：

var combinedOrders = Observable.Merge(
    GetOrdersFromDatabase(),
    GetOrdersFromMessageQueue());

2. 操作符的组合

1. 数据验证：使用 Select 操作符对订单数据进行验证，例如验证订单金额是否大于0：

var validOrders = combinedOrders.Select(order =>
{
    if (order.Amount > 0)
    {
        return order;
    }
    else
    {
        throw new ArgumentException("Order amount must be greater than 0");
    }
});

2. 数据转换：使用 Select 操作符转换订单数据格式，例如将订单日期格式化为特定字符串：

var transformedOrders = validOrders.Select(order =>
{
    order.FormattedDate = order.OrderDate.ToString("yyyy - MM - dd");
    return order;
});

3. 聚合：使用 Buffer 操作符按一定数量聚合订单，例如每10个订单聚合为一组：

var aggregatedOrders = transformedOrders.Buffer(10);

3. 错误处理机制

1. 使用 Catch 操作符处理错误：在数据验证或其他操作可能抛出异常的地方，使用 Catch 捕获异常并进行处理。例如在验证订单金额时：

var validOrdersWithErrorHandling = combinedOrders.Select(order =>
{
    if (order.Amount > 0)
    {
        return order;
    }
    else
    {
        throw new ArgumentException("Order amount must be greater than 0");
    }
})
.Catch((ArgumentException ex) =>
{
    // 记录错误日志
    Console.WriteLine($"Error in order validation: {ex.Message}");
    return Observable.Empty<Order>();
});

2. 使用 Finally 操作符进行最终清理：无论数据流是否成功完成或发生错误，都可以使用 Finally 进行资源清理等操作。例如关闭数据库连接或消息队列连接：

validOrdersWithErrorHandling
.Finally(() =>
{
    // 关闭数据库连接和消息队列连接等资源清理操作
})
.Subscribe();

4. 更新到不同存储

1. 更新到数据库：使用 Subscribe 订阅数据流，并在订阅回调中更新数据库。例如：

transformedOrders.Subscribe(order =>
{
    using (var connection = new SqlConnection("your_connection_string"))
    {
        connection.Open();
        using (var command = new SqlCommand("UPDATE Orders SET FormattedDate = @FormattedDate WHERE OrderId = @OrderId", connection))
        {
            command.Parameters.AddWithValue("@FormattedDate", order.FormattedDate);
            command.Parameters.AddWithValue("@OrderId", order.OrderId);
            command.ExecuteNonQuery();
        }
    }
});

2. 更新到缓存：以 Redis 为例，使用 StackExchange.Redis 库：

using StackExchange.Redis;

var redis = ConnectionMultiplexer.Connect("your_redis_connection_string");
var cache = redis.GetDatabase();

transformedOrders.Subscribe(order =>
{
    cache.StringSet($"order:{order.OrderId}", JsonConvert.SerializeObject(order));
});

以上是基于 Rx.NET 设计订单处理系统架构的大致思路及关键代码示例，实际应用中还需根据具体需求进行调整和优化。

类定义示例

public class Order
{
    public int OrderId { get; set; }
    public decimal Amount { get; set; }
    public DateTime OrderDate { get; set; }
    public string FormattedDate { get; set; }
}