c# - Lock vs. ToArray for thread safe foreach access of List collection

Question

我有一个 List 集合，我想在多线程应用程序中对其进行迭代。我每次迭代它时都需要保护它，因为它可能会被更改，而且我不希望在执行 foreach 时出现“集合已修改”异常。

正确的做法是什么？

1. 每次访问或循环时都使用锁。我非常害怕死锁。也许我只是对使用 lock 偏执，不应该。如果我走这条路以避免死锁，我需要知道什么？锁是否相当有效？

2. 每次执行 foreach 时，都使用 List<>.ToArray() 复制到一个数组。这会导致性能下降，但很容易做到。我担心内存抖动以及复制它的时间。只是显得过分。使用 ToArray 是线程安全的吗？

3. 不要使用 foreach，而是使用 for 循环。每次执行此操作时我不需要进行长度检查以确保列表没有缩小吗？这看起来很烦人。

Answer 1

没有理由害怕死锁，它们很容易被发现。你的程序停止运行，死了。你真正应该害怕的是线程竞争，当你应该锁定时却没有锁定时你会遇到的那种错误。 非常难以诊断。

1. 使用 lock 没问题，只要确保在接触该列表的任何代码中使用完全相同的锁定对象即可。就像从该列表中添加或删除项目的代码。如果该代码在迭代列表的同一线程上运行，那么您不需要锁。通常，这里发生死锁的唯一机会是，如果您有依赖于线程状态的代码，例如 Thread.Join()，同时它还持有该锁定对象。这应该很少见。

2. 是的，迭代列表的副本始终是线程安全的，只要您在 ToArray() 方法周围使用锁。请注意，您仍然需要锁，没有结构改进。优点是您可以短时间持有锁，从而提高程序的并发性。缺点是它的 O(n) 存储要求，只有一个安全列表但不保护列表中的元素，以及总是有一个列表内容的陈旧 View 的棘手问题。尤其是最后一个问题，比较微妙，难以分析。如果您无法推断出副作用，那么您可能不应该考虑这个。

3. 请务必将 foreach 检测种族的能力视为天赋，而不是问题。是的，显式的 for(;;) 循环不会抛出异常，它只会出现故障。就像重复相同的项目两次或完全跳过一个项目。您可以通过向后迭代来避免重新检查项目的数量。只要其他线程只调用 Add() 而不是 Remove()，其行为与 ToArray() 类似，您就会得到陈旧的 View 。并不是说这在实践中会起作用，索引列表也不是线程安全的。 List<> 将在必要时重新分配其内部数组。这不会以不可预测的方式工作和故障。

这里有两种观点。你可能会害怕并遵循常识，你会得到一个有效但可能不是最佳的程序。这是明智的，让老板高兴。或者您可以自己试验并找出歪曲规则会给您带来麻烦的方式。这会让你开心，你会成为一个更好的程序员。但是您的工作效率将会受到影响。我不知道你的日程安排是什么样的。