List.Add（）线程安全

Question 1

我了解通常来说，列表不是线程安全的，但是如果线程从不对列表执行任何其他操作（例如遍历列表），则简单地将项目添加到列表中有什么错误吗？

例：

List<object> list = new List<object>();
Parallel.ForEach(transactions, tran =>
{
    list.Add(new object());
});

Question 2

在幕后发生了很多事情，包括重新分配缓冲区和复制元素。该代码将导致危险。非常简单，添加到列表时没有原子操作，至少需要更新“长度”属性，并且需要将项放在正确的位置，并且（如果有单独的变量）索引也需要要被更新。多个线程可以相互踩踏。如果需要增长，那么还有更多的事情要做。如果某项内容正在写入列表，则其他任何内容都不应读取或写入。

在.NET 4.0中，我们有并发集合，它们很容易实现线程安全并且不需要锁。

Question 3

您当前的方法不是线程安全的-我建议完全避免这种情况-因为您基本上进行了数据转换PLINQ可能是一种更好的方法（我知道这是一个简化的示例，但最终您将每个事务投影到另一个“状态”中”对象）。

List<object> list = transactions.AsParallel()
                                .Select( tran => new object())
                                .ToList();

Question 4

要求这不是不合理的事情。在某些情况下，如果它们是唯一调用的方法，则与其他方法结合使用会导致线程安全问题的方法是安全的。

但是，当考虑反射器中显示的代码时，显然不是这种情况：

public void Add(T item)
{
    if (this._size == this._items.Length)
    {
        this.EnsureCapacity(this._size + 1);
    }
    this._items[this._size++] = item;
    this._version++;
}

即使EnsureCapacity它本身是线程安全的（并且肯定不是），考虑到同时调用增量运算符导致错误写入的可能性，上述代码显然也不是线程安全的。

在完成工作后，要么使用锁，要么使用ConcurrentList，要么使用无锁队列作为多个线程写入的位置，然后直接或通过填充列表从中读取（我假设从您的问题来看，在此同时进行多个同时写操作和单线程读取是您的模式，否则我无法看到Add调用唯一方法的条件有什么用。

Question 5

如果要在List.add多个线程中使用并且不关心顺序，则可能无论如何都不需要索引能力List，而应该使用一些可用的并发集合。

如果您忽略此建议而仅这样做add，则可以使add线程安全，但顺序不可预测，如下所示：

private Object someListLock = new Object(); // only once

...

lock (someListLock)
{
    someList.Add(item);
}

如果您接受这种不可预测的排序，则很可能像前面提到的那样，您不需要像那样可以进行索引的集合someList[i]。

Question 6

这将引起问题，因为List是在数组之上构建的，并且不是线程安全的，因此您可能会导致索引超出范围异常或某些值将覆盖其他值，具体取决于线程的位置。基本上，不要这样做。

有多个潜在的问题……只是不要。如果需要线程安全集合，请使用锁或System.Collections.Concurrent集合之一。

Question 7

我使用ConcurrentBag<T>而不是List<T>这样解决了我的问题：

ConcurrentBag<object> list = new ConcurrentBag<object>();
Parallel.ForEach(transactions, tran =>
{
    list.Add(new object());
});

Question 8

如果线程从不对列表执行任何其他操作，仅将项目添加到列表中有什么问题吗？

简短的回答：是的。

长答案：运行下面的程序。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Threading;

class Program
{
    readonly List<int> l = new List<int>();
    const int amount = 1000;
    int toFinish = amount;
    readonly AutoResetEvent are = new AutoResetEvent(false);

    static void Main()
    {
        new Program().Run();
    }

    void Run()
    {
        for (int i = 0; i < amount; i++)
            new Thread(AddTol).Start(i);

        are.WaitOne();

        if (l.Count != amount ||
            l.Distinct().Count() != amount ||
            l.Min() < 0 ||
            l.Max() >= amount)
            throw new Exception("omg corrupted data");

        Console.WriteLine("All good");
        Console.ReadKey();
    }

    void AddTol(object o)
    {
        // uncomment to fix
        // lock (l) 
        l.Add((int)o);

        int i = Interlocked.Decrement(ref toFinish);

        if (i == 0)
            are.Set();
    }
}

Question 9

正如其他人已经说过的那样，您可以使用System.Collections.Concurrent名称空间中的并发集合。如果可以使用其中之一，则首选。

但是，如果您确实想要一个仅同步的列表，则可以查看中的SynchronizedCollection<T>-Class System.Collections.Generic。

请注意，您必须包括System.ServiceModel程序集，这也是为什么我不太喜欢它的原因。但是有时候我会用它。

Question 10

即使在不同线程上添加元素也不是线程安全的。

在C＃4.0中，存在并发集合（请参见http://jiezhu0815.blogspot.com/2010/08/c-40-feature-1-concurrent-collections.html）。