这是一篇翻译,专门介绍Dictionary线程安全问题,原文网址如下
http://www.grumpydev.com/2010/02/25/thread-safe-dictionarytkeytvalue/
翻译的不对之处,请指正。
介绍
一个宠物项目,我目前正在研究中需要使用内部字典来存储“注册”的数据,这是一个相当普遍的要求。 对于这个特殊的项目,.net 3.5中,我想至少尝试使其“线程安全”的,
着眼于将其移动到ConcurrentDictionary,.NET4中保证线程不仅是安全的,而且具有更精细的锁提高多线程性能。
一个再简单不过的例子,却有许多人犯着这样的错误。
1.只是锁定写入?
很明显,我们需要围绕着写同步原语(syncronisation primitive)类型的操作,但第一印象可能会使你认为读应该没问题-----尤其是如果我们坚持优先TryGetValue模式,而不是“如果它存在,那么得到的值”:
object myValue; // This is obviously not thread safe. // Something else can alter the collection // between ContainsKey and reading the // value. if (dictionary.ContainsKey("Testing")) { myValue = dictionary["Testing"]; } //Using TryGetValue looks safe though? //Doesn‘t it?! if (!dictionary.TryGetValue("Testing", out myValue)) throw new KeyNotFoundException();
不幸的是,如果使用Reflector查看器,看看TryGetValue是如何实现的,作为上面的第一种方法,很明显它具有完全相同的并发问题:
public bool TryGetValue(TKey key, out TValue value) { int index = this.FindEntry(key); if (index >= 0) { value = this.entries[index].value; return true; } value = default(TValue); return false; }
2.因此,我将锁定读取和写入?
下一个显而易见的方法是要找到我们的代码中无处不在的Dictionary,用于读取或写入,并使用同步原语(syncronisation primitive),例如锁 ,以确保我们任何时候只在单个线程访问它:
private readonly object padlock = new object(); private readonly Dictionary<string, object> dictionary = new Dictionary<string, object>(); private void Test() { object myValue; // Now we lock before we do anything lock (padlock) { if (dictionary.ContainsKey("Testing")) { myValue = dictionary["Testing"]; } } lock (padlock) { if (!dictionary.TryGetValue("Testing", out myValue)) { } } }
很简单,但你依赖锁定周围的每一个访问,这不仅难看,而且如果你错过了一个,也可能容易出现错误。 因此,一旦把我们代码迁移到.NET 4。在新的ConcurrentDictionary,我们将不得不通过代码并依次取出每个锁 – 这工作相当辛苦!
3.组合(组合设计模式的实现)
在这种方法中,总结了我们在自己的类中使用讨厌地非线程安全的Dictionary,让我使用想用的方法,并采取相应的任何锁。 这个类只实现了“array” 的访问和TryGetValue,但是这个方法足够用了:
public class SafeDictionary<TKey, TValue> { private readonly object _Padlock = new object(); private readonly Dictionary<TKey, TValue> _Dictionary = new Dictionary<TKey, TValue>(); public TValue this[TKey key] { get { lock (_Padlock) { return _Dictionary[key]; } } set { lock (_Padlock) { _Dictionary[key] = value; } } } public bool TryGetValue(TKey key, out TValue value) { lock (_Padlock) { return _Dictionary.TryGetValue(key, out value); } } }
当我们防止任何直接进入Dictionar和每当我们需要访问它并在内部使用我们的锁的时候,我们现在可以使用代码SafeDictionary无需担心并发问题 - 无论是读和写操作!
4.到 .Net 4 ?
正如我前面提到的,.NET 4将支持数个“线程安全”的集合,其中包括Dictionary,在新的System.Collections.Concurrent命名空间 。 因此我们有自己实现的SafeDictionary,有以下几个特点:
? 我们可以通过我们的代码并替换所有引用SafeDictionary与ConcurrentDictionary。在我们的主代码中没有任何锁,以至于我们可以这个直接替换。
? 我们可以改变我们的SafeDictionary内部使用一个ConcurrentDictionary,并删除所有的内部锁。
? 如果我们不介意使用额外的方法,我们可以删除所有来自SafeDictionary实例和继承ConcurrentDictionary:
public class SafeDictionary<Tkey, TValue> : ConcurrentDictionary<Tkey, TValue> { }
5.结论
相当长的博客文章提交一个相当简单的问题,但有时候碰巧碰到简单的并发可以是失误和头痛的根源。 一旦.NET 4中到达其??并发集合 , 并行扩展和并行调试选项有望至少*这个头痛的事情会自行消失。