任务并行库和循环

Question

我遇到过这样一种情况，即我正在创建的任务似乎只在我调试代码时才起作用。

正如您将在下面看到的，我不断收到一个超出范围异常的索引，这是不可能的，因为循环永远不会达到 5。

如果我在循环中添加一个断点，然后一直按 F10 直到程序结束，一切都会按预期工作。

任何想法我做错了什么？

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApplication1
{
class Program
{        
    static void Main(string[] args)
    {
        int[] numbers = new int[5] { 1, 2, 3, 4, 5 };
        List<int> nums = new List<int>();

        var tasks = new Task[5];

        for (int i = 0; i < numbers.Length; i++)
        {
            tasks[i] = Task.Factory.StartNew(() =>
                {
                    nums.Add(numbers[i]);
                }, 
                TaskCreationOptions.None);
        }
        Task.WaitAll(tasks);

        for (int i = 0; i < nums.Count; i++)
        {
            Console.WriteLine(nums[i]);
        }
        Console.ReadLine();
    }
}

}

我希望看到 1、2、3、4、5 但不是以任何特定顺序运行异步

奇怪的是，这确实有效，但除了额外的输入之外，我看不出有什么不同。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApplication1
{
class Program
{        
    static void Main(string[] args)
    {
        int[] numbers = new int[5] { 1, 2, 3, 4, 5 };
        List<int> nums = new List<int>();

        var tasks = new Task[5]
        {
            Task.Factory.StartNew(() => {nums.Add(numbers[0]);}, TaskCreationOptions.None),
            Task.Factory.StartNew(() => {nums.Add(numbers[1]);}, TaskCreationOptions.None),
            Task.Factory.StartNew(() => {nums.Add(numbers[2]);}, TaskCreationOptions.None),
            Task.Factory.StartNew(() => {nums.Add(numbers[3]);}, TaskCreationOptions.None),
            Task.Factory.StartNew(() => {nums.Add(numbers[4]);}, TaskCreationOptions.None)
        };

        Task.WaitAll(tasks);

        for (int i = 0; i < nums.Count; i++)
        {
            Console.WriteLine(nums[i]);
        }
        Console.ReadLine();
    }
}

}

谢谢

迈克

Answer 1

由于任务发生在循环之外，在任务执行时已经完成，此时的i为5（循环退出条件）。

在您的第二个示例中，您不使用 i，而是对值进行硬编码，这样问题就消失了。

在调试器中，时间不同，任务可以在循环完成之前执行：再次，问题消失了。

我认为你可以这样修复它：

var ii=i;
tasks[i] = Task.Factory.StartNew(() =>
                {
                    nums.Add(numbers[ii]);
                }, 
                TaskCreationOptions.None);

Answer 2

更新：在 C#5 中，这不再是问题。 breakingchangewas 使得 foreach 的循环变量在逻辑上位于循环内部。

这是您在 C# 代码中可能犯的最常见错误之一的另一个示例：在匿名委托中捕获循环变量。 Eric Lippert 有一个good explanation 确切的问题所在。

实际上，您的情况更糟，因为理论上它可能随机对错。假设您进行了以下更改：

for (int i = 0; i < numbers.Length; i++)
{
    tasks[i] = ...;
    tasks[i].Wait();
}

然后您的程序突然按预期工作。原因是，您的任务在任务执行时采用i（循环变量）的值，而不是在创建该任务时采用i 的值。因此，在您的原始程序中可能会出现以下顺序：

i = 0
Create task 0
i = 1
Run task 0: This task sees i = 1
Create task 1
i = 2
Create task 2
i = 3
Create task 3
i = 4
Create task 4
i = 5
Run task 1: This task sees i = 5 and throws an exception

Tom 的回答通过在循环中引入一个新变量 ii 解决了这个问题。当每个任务被创建时，它会捕获这个变量，这个变量对于每次迭代都有一个固定的值。

Answer 3

这里的问题是任务访问 i 变量，当任务运行时，这个变量将被改变，而你在最后一次迭代中得到异常的原因是变量 i 将是 5，并且虽然循环会在这个增量之后停止，但是任务体仍然引用它，所以这行会抛出

nums.Add(numbers[i]);

因为显然 5 超出了范围值。

要解决此问题，您需要将 i 作为状态参数传递给 StartNew 方法

 tasks[i] = Task.Factory.StartNew((obj) =>
            {
                int index = (int) obj;
                nums.Add(numbers[index]);
            }, 
            i);