c# - 如何实现线程安全列表？

Question

我想实现一个线程安全列表，但是必须确保整个操作 block 的线程安全，而不仅仅是单个操作(例如添加、删除等)。用例应如下所示:

list.Lock();

list.Add(sth);
list.RemoveAt(4);

list.Unlock();

我希望列表需要锁才能进行任何操作。例如:

list.Add(sth);

在没有事先锁定的情况下调用应该导致异常。这就是为什么我不使用 lock() 语句的原因 - 锁检查对于此解决方案至关重要。

使用 Monitor 实现这样的列表并不难 - 但直到有人想要检查列表是否被锁定为止。我想到了以下场景:

// Inside list class

private object lockObject;
private bool locked;

public void Lock()
{
    Monitor.Enter(lockObject);
    locked = true;
}

public void Unlock()
{
    Monitor.Exit(lockObject);
    locked = false;
}

不幸的是，此代码容易出现竞争条件 - 无论 locked 是在进入或离开临界区之前还是之后设置的。

还有一种方法是使用TryEnter，但是如果没有获取到锁，这个方法实际上进入了临界区，这也可能导致竞争条件。

我应该如何实现这种线程安全的机制，以及如何在检查列表是否被锁定时避免竞争条件？

Answer 1

您可以让您的类负责锁定，并且只公开一个接受消费者指定的Action 的方法:

public class LockedCollection
{
    private class CollectionImpl : ICollection<int>
    {
       //Collection methods
    }

    private sealed class CollectionWrapper : ICollection<int>, IDisposable
    {
       public CollectionWrapper(CollectionImpl inner)
       {
           _inner = inner;
       }
       private CollectionImpl _inner
       //Collection methods all just wrapping calls to inner
       public void Dispose()
       {
          _inner = null;
       }
    }


    private CollectionImpl _instance - new CollectionImpl();
    private object _lock = new object();

    public void DoStuff(Action<ICollection<int>> task)
    {
        lock(_lock)
        {
            using(var wrapper = new CollectionWrapper(_instance))
            {
                task(wrapper);
            }
        }
    }
}

消费者可以在 task 中进行他们喜欢的任何操作序列，并且您知道锁已被占用 - 因为您自己已占用。