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为什么list<>。从多个线程添加会导致不同的结果?

concurrency multithreading c#

mike · 技术社区 · 8 年前

我在想,如果 List<T> 是线程安全的,并且读到几个读卡器没有问题,但是多个编写器可能会引起问题。所以我写了下面的测试来看看到底发生了什么。

[TestClass]
public class ListConcurrency
{
    [TestMethod]
    public void MultipleWritersTest()
    {
        var taskCnt = 10;
        var addCnt = 100;

        var list = new List<object>();
        var tasks = new List<Task>();
        for (int i = 0; i < taskCnt; i++)
        {
            var iq = i;
            tasks.Add(Task.Run(() =>
            {
                Console.WriteLine("STARTING : " + iq);
                for (int j = 0; j < addCnt; j++)
                {
                    try
                    {
                        list.Add(new object());
                    }
                    catch (Exception e)
                    {
                        Console.WriteLine(e);
                    }
                }
                Console.WriteLine("FINISHING: " + iq);

            }));
        }

        Task.WhenAll(tasks).Wait();

        Console.WriteLine("FINISHED: " + list.Count);
    }
}

下面是一个输出示例:

STARTING : 0
FINISHING: 0
STARTING : 1
FINISHING: 1
STARTING : 8
STARTING : 9
FINISHING: 9
FINISHING: 8
STARTING : 2
FINISHING: 2
STARTING : 7
STARTING : 3
FINISHING: 3
FINISHING: 7
STARTING : 4
FINISHING: 4
STARTING : 6
FINISHING: 6
STARTING : 5
FINISHING: 5
FINISHED: 979

我惊讶于两件事:

多次运行测试表明,有时结果列表计数不是预期的1000(=10 x 100),而是更少。
添加期间未发生异常。

如果两者都会发生(预期和错误的项目计数),这将是有意义的…就是这样吗 列表& T; 证明它的非线程安全性?

编辑我的开场白措词很差,我知道那个 列表& T; 不是线程安全的(例如用于迭代),但是我想看看如果它以这种方式被“滥用”会发生什么。正如我在下面的评论中所写,调试时结果(不会抛出异常)可能对其他人有用。

3 回复 | 直到 8 年前

Renatas M. 8 年前

如果你检查 source code of List 您将看到它在内部对数组进行操作。add方法扩展数组大小并插入新项:

// Adds the given object to the end of this list. The size of the list is
// increased by one. If required, the capacity of the list is doubled
// before adding the new element.
//
public void Add(T item) 
{
   if (_size == _items.Length) EnsureCapacity(_size + 1);
      _items[_size++] = item;
   _version++;
 }

现在假设您同时有10个和2个线程插入的数组-都将数组扩展为11个,在索引11处有一个线程插入,在索引11处有其他覆盖项。这就是为什么你会得到11而不是12的清单,你会失去一个项目。

Damien_The_Unbeliever 8 年前

好吧,让我们看看 Add ^一并考虑当多个线程访问它时会发生什么:

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

看起来不错。但是让我们考虑一下,在另一个线程成功执行第2行之前,一个特别不走运的线程已经超过了这段代码的第1行,从而导致 _size 变得平等 到 _items.Length . 我们的不幸线现在要走到 _items 数组并引发异常。

所以,尽管你“证明”它不会抛出异常,我还是发现了一个明显的竞赛,在检查代码大约2分钟后,会导致一个。

^一代码取自 reference source 这当然意味着它可能与实际运行的代码不完全相同,因为开发人员 自由的 改变他们的实施,只尊重 文件化的 保证。

Fabulous 8 年前

List<T> 不是threadsafe,您需要使用不同的集合。你应该尝试使用 ConcurrentBag<T> 或指定的任何其他集合类型 here 在文档中。