c# - 在 ConcurrentDictionary 线程中实现的 IDictionary 成员是否安全？

Question

调用 DoStuffToDictionary(dictionaryTwo) 时，假设方法体内的操作(​​包括索引器)是否安全，LINQ 扩展方法也将是线程安全的？

换句话说，是否会出现跨线程异常或死锁？

var dictionaryOne = new ConcurrentDictionary<int,int>();
var dictionaryTwo = new Dictionary<int,int>();

DoStuffToDictionary(dictionaryOne);
DoStuffToDictionary(dictionaryTwo);

void DoStuffToDictionary(IDictionary<int,int> items) {
   // Manipulate dictionary    

   if (items[0] == -1) {
     items[0] = 0; // Dumb example, but are indexers like this OK?
  }
}

Answer 1

这段代码有几个问题:

1. IDictionary接口(interface)可以由任何类型的字典实现
   你的例子肯定不是线程安全的，因为你正在处理 IDictionary<int,int>接口(interface)，它不保证任何线程安全。甚至您的代码都通过了 Dictionary和一个 ConcurrentDictionary方法。

2. 事务需要是原子的才能使它们线程安全
   即使保证字典实现是线程安全的，您的代码也不会是因为您没有锁定对字典的访问在两次调用之间:

   if (items[0] == -1) {
       // <-- another thread can access items in this moment
       items[0] = 0;
   }
   

3. 返回 LINQ 查询永远不是线程安全的
   如果您使用 LINQ 返回 IEnumerable或 IQueriable从你的方法来看，锁几乎没有影响，除非你使用 ToList()立即评估表达式并缓存结果的方法。这是因为 LINQ 仅“准备”执行查询。如果您要返回 IEnumerable从一个方法中，实际字典将在您的方法结束后被访问(因此，在锁之外)。

此代码的最大问题在于您传递了IDictionary。 instance around，这意味着你的代码的其他部分可以直接访问它，并且必须非常小心地锁定同一个锁对象实例。这是痛苦的，正确实现时容易出错，容易意外中断，并且难以检测(竞争条件可能在极少数情况下表现出症状)。

您可以做几件事来改进代码:

1. 不要传递 IDictionary周围，​​而是您自己的界面(首选)
   使字典成为实现某些自定义接口(interface)的类的私有(private)成员，抽象所有操作，并使用锁来确保线程安全(或在引擎盖下使用 ConcurrentDictionary)。通过这种方式，您可以确保使用相同的锁实例锁定所有调用。

2. 不使用接口(interface)，而是始终传递 ConcurrentDictionary
   这将是线程安全的，只要你使用特定的atomic 方法，ConcurrentDictionary提供( GetOrAdd 、 AddOrUpdate 等)。使用像您在示例中所做的那样的简单访问方法将不是线程安全的，这意味着您仍然需要小心使用它。额外的缺点是您将无法在需要时抽象功能(包装/代理字典是不可能的，并且您将无法使用其他字典实现)。

3. 传递 IDictionary周围，​​并锁定字典本身(完全不推荐)。
   这是一个丑陋的 hack，不幸的是，它的使用频率超过了应有的频率。这意味着您需要在访问此词典的应用程序的每个部分执行此操作，并格外小心地锁定多个操作。