c# - 线程过多导致结果不正确

Question

这是一个看似简单的类，用于对数组中的所有元素求和:

class ArraySum
{
    class SumRange
    {
        int left;
        int right;
        int[] arr;
        public int Answer { get; private set; }

        public SumRange(int[] a, int l, int r)
        {
            left = l;
            right = r;
            arr = a;
            Answer = 0;
        }

        public void Run()
        {
            if (right - left == 1)
            {
                Answer = arr[left];
            }
            else
            {
                SumRange leftRange = new SumRange(arr, left, (left + right) / 2);
                SumRange rightRange = new SumRange(arr, (left + right) / 2, right);

                Thread leftThread = new Thread(leftRange.Run);
                Thread rightThread = new Thread(rightRange.Run);
                leftThread.Start();
                rightThread.Start();
                leftThread.Join();
                rightThread.Join();

                Answer = leftRange.Answer + rightRange.Answer;
            }
        }
    }

    public static int Sum(int[] arr)
    {
        SumRange s = new SumRange(arr, 0, arr.Length);
        s.Run();
        return s.Answer;
    }
}

当然，这不是执行此任务的有效方法。这也是非常低效的线程使用。编写此类是为了说明基本的分而治之解决方案概念，希望它能做到这一点。

这也是这个类的一个简单的单元测试:

public void should_calculate_array_sum()
{
    int N = 1000;
    int[] arr = System.Linq.Enumerable.Range(0, N).ToArray();

    int sum = ArraySum.Sum(arr);

    Assert.AreEqual(arr.Sum(), sum);
}

这就是问题所在。当 N 设置为 1000 时，此测试在我的机器上大约失败了 5 次，实际结果比预期的要小。当 N 为 100 及以下时 - 它永远不会失败，或者至少我从未见过它失败。

为什么这个程序总是失败？这显然是一种非常低效的方法，线程管理的开销太大，但它至少应该始终正常工作，对吧？要么存在一些我没有看到的细微错误，要么存在一些我不理解的线程概念。

另外，我并不是在寻找解决这个特定问题的更好方法，也不是在寻找更好的方法来说明相同的概念。我只是想弄清楚为什么这种特殊方法有时会失败。

Answer 1

在将 Run 函数包装在 try-catch 中之后，我将这段代码放入控制台应用程序并运行了几次(参见下面的代码)。有几次当我看到数字不同时，就会抛出许多 OutOfMemory 异常。

因此，这似乎取决于运行时如何以及何时分配线程以及当时可用的资源。详细来说，如果运行时决定分配线程，然后在没有任何线程执行它们的工作的情况下移动到下一个时间片，则有可能同时启动和运行所有 2000 多个线程(每个线程都被分配1MB 的堆栈空间，以及其他内存资源)。这将很快耗尽您的 2GB 进程内存分配(所有 Windows 32 位进程都有)。

或者，如果它分配一些线程，让它们完成工作然后死亡，然后分配更多线程，您将不会达到如此高的内存峰值并且会成功完成 - 这完全取决于运行时如何决定调度工作。正如其他人指出的那样，使用 ThreadPool 将解决问题，因为它会重新使用线程。

public void Run()
{
    try
    {
        if (right - left == 1)
        {
            Answer = arr[left];
        }
        else
        {
            SumRange leftRange = new SumRange(arr, left, (left + right) / 2);
            SumRange rightRange = new SumRange(arr, (left + right) / 2, right);

            Thread leftThread = new Thread(leftRange.Run);
            Thread rightThread = new Thread(rightRange.Run);
            leftThread.Start();
            rightThread.Start();
            leftThread.Join();
            rightThread.Join();

            Answer = leftRange.Answer + rightRange.Answer;
        }
    }
    catch(Exception e)
    {
        Console.WriteLine("Error: " + e.Message);
        Debug.WriteLine("Error: " + e.Message);
    }
}