.NET 锁定还是 ConcurrentDictionary？

Posted 2023-02-22

【中文标题】.NET 锁定还是 ConcurrentDictionary？

【英文标题】：.NET locking or ConcurrentDictionary?

【发布时间】：2021-10-04 10:20:29

【问题描述】：

我正在编写文件缓存之类的东西，我正在争论使用锁还是 ConcurrentDictionary。如果多个线程要求一个键，那么如果两个线程尝试写入普通字典就会出现问题，所以我尝试了 ConcurrentDictionary。现在有一个次要问题，当每个线程试图获取文件时，如何防止文件被读取两次（或更多次）。我添加了示例代码来解释我的意思。

这是一个使用锁和字典的版本

class Program

    private static object locking = new object();
    private static Dictionary<string, byte[]> cache;
    
    static void Main(string[] args)
    
        cache = new Dictionary<string, byte[]>();
        
        Task.Run(() =>
        
            AddToCache("largefile", "largefile.bin");
        );

        Task.Run(() =>
        
            AddToCache("largefile", "largefile.bin");
        );
    
    
    static byte[] AddToCache(string key, string filename)
    
        lock(locking)
        
            if (cache.TryGetValue(key, out byte[] data))
            
                Console.WriteLine("Found in cache");
                return data;
            

            Console.WriteLine("Reading file into cache");
            data = File.ReadAllBytes(filename);
            cache[key] = data;
            return data;
        
    

这个版本符合预期，它可以保护字典免受多线程的影响，并且只读取一次大文件。

这是使用 ConcurrentDictionary 的第二个版本：

class Program

    private static ConcurrentDictionary<string, byte[]> cache;

    static void Main(string[] args)
    
        cache = new ConcurrentDictionary<string, byte[]>();

        Task.Run(() =>
        
            AddToCache("largefile", "largefile.bin");
        );

        Task.Run(() =>
        
            AddToCache("largefile", "largefile.bin");
        );
    

    static byte[] AddToCache(string key, string filename)
    
        return cache.GetOrAdd(key, (s) => 
        
            Console.WriteLine("Reading file into cache");
            return File.ReadAllBytes(filename); 
        );
    

此版本保护字典，但它两次读取大文件，这不是必需的。我认为我在这里做错了，但不熟悉 GetOrAdd 我不确定是什么。

第一个版本看起来不错，但它是真实代码的缩减版本，并且锁会锁定很多代码。第二个版本看起来更简单，但不会阻止多次读取文件。有没有办法做到这一点，而锁不会阻塞大量代码，或者这是唯一的答案？

【参考方案1】：

常见的技巧是使用Lazy 作为ConcurrentDictionary 中的值，这样您就可以使添加部分GetOrAdd 线程安全。在你的情况下，它看起来像这样：

private static ConcurrentDictionary<string, Lazy<byte[]>> cache;

static byte[] AddToCache(string key, string filename) => cache
        .GetOrAdd(key, (s) =>
            new Lazy<byte[]>(() =>
            
                Console.WriteLine("Reading file into cache");
                return File.ReadAllBytes(filename);
            ))
        .Value;

这种方法的缺点可能是值函数的延迟执行，但由于您已经包装了字典访问，因此对您来说应该不是问题。