.Net C# 中ConcurrentDictionary一定线程安全吗？

Posted 2021-11-06 シ゛甜虾

        根据 .NET 官方文档的定义：ConcurrentDictionary<TKey,TValue> Class 表示可由多个线程同时访问的线程安全的键/值对集合。这也是我们在并发任务中比较常用的一个类型，但它真的是绝对线程安全的吗？

        仔细阅读官方文档，我们会发现在文档的底部线程安全性小节里这样描述：

ConcurrentDictionary<TKey,TValue> 的所有公共和受保护的成员都是线程安全的，可从多个线程并发使用。但是，通过一个由 ConcurrentDictionary<TKey,TValue> 实现的接口的成员（包括扩展方法）访问时，不保证其线程安全性，并且可能需要由调用方进行同步。

        也就是说，调用 ConcurrentDictionary 本身的方法和属性可以保证都是线程安全的。但是由于 ConcurrentDictionary 实现了一些接口（例如 ICollection、IEnumerable 和 IDictionary 等），使用这些接口的成员（或者这些接口的扩展方法）不能保证其线程安全性。System.Linq.Enumerable.ToList 方法就是其中的一个例子，该方法是 IEnumerable 的一个扩展方法，在 ConcurrentDictionary 实例上使用该方法，当它被其它线程改变时可能抛出 System.ArgumentException 异常。下面是一个简单的示例： 

调用 System.Linq.Enumerable.ToList，抛出 System.ArgumentException 异常

static void Main(string[] args)
{
    var cd = new ConcurrentDictionary<int, int>();
    Task.Run(() =>
    {
        var random = new Random();
        while (true)
        {
            var value = random.Next(10000);
            cd.AddOrUpdate(value, value, (key, oldValue) => value);
        }
    });

    while (true)
    {
        cd.ToList(); //调用 System.Linq.Enumerable.ToList，抛出 System.ArgumentException 异常
    }
}

调用 System.Linq.Enumerable.ToArray，抛出 System.ArgumentException 异常 

static void Main(string[] args)
{
    System.Collections.Generic.IDictionary<int, int> cd = new ConcurrentDictionary<int, int>();
    Task.Run(() =>
    {
        var random = new Random();
        while (true)
        {
            var value = random.Next(10000);
            cd[value] = value;
        }
    });

    while (true)
    {
        cd.ToArray(); //调用 System.Linq.Enumerable.ToArray，抛出 System.ArgumentException 异常
    }
}

调用 ConcurrentDictionary.ToArray, OK. 不会抛出异常

static void Main(string[] args)
{
    var cd = new ConcurrentDictionary<int, int>();
    Task.Run(() =>
    {
        var random = new Random();
        while (true)
        {
            var value = random.Next(10000);
            cd.AddOrUpdate(value, value, (key, oldValue) => value);
        }
    });

    while (true)
    {
        cd.ToArray(); //ConcurrentDictionary.ToArray, OK.
    }
}

        正如官方文档上所说的那样，ConcurrentDictionary 的所有公共和受保护的成员都是线程安全的，可从多个线程并发调用。但是，通过一个由 ConcurrentDictionary 实现的接口的成员（包括扩展方法）访问时，并不是线程安全的，此时要特别注意。

如果需要一个包含字典所有项的单独集合，可以通过调用 ConcurrentDictionary.ToArray 方法得到，千万不能使用扩展方法 ToList，因为它不是线程安全的。