无法安全地锁定 ConcurrentDictionary 的值

Question

我无法锁定 Collection 中的项目 - 特别是 ConcurrentDictionary。

我需要接受一条消息，在字典中查找该消息，然后对其进行长时间扫描。由于程序占用大量内存，扫描后对象返回 true 如果他们认为是删除它的好时机（我通过从字典中删除它来做到这一点）。但是，另一个线程可能会在类似的时间出现，并在删除后立即尝试访问同一个对象。这是我的第一次尝试：

string dictionaryKey = myMessage.someValue;

DictionaryObject currentObject = myConcurrentDictionary.GetOrAdd(dictionaryKey, new DictionaryObject());
// we can be interrupted here
lock (currentObject)
{
    //KeyNotFoundException is possible on line below
    if (myConcurrentDictionary[dictonaryKey].scan(myMessage)) // Scans the message - returns true if the object says its OK to remove it from the dictionary
    {
      DictionaryObject temp;                      //   It's OK to delete it
      if (!queuedMessages.TryRemove(ric, out temp))   // Did delete work?
       throw new Exception("Was unable to delete a DictionaryObject that just reported it was ok to delete it");
    }
}

但是，上述方法不起作用 - 一个线程可能会在另一个线程尝试访问字典中的对象之前从字典中删除一个对象。在阅读了lock is shorthand for Monitor.Enter and Monitor.Exit 之后，我尝试了这个：

string dictionaryKey = myMessage.someValue;
Monitor.Enter(GetDictionaryLocker);
DictionaryObject currentObject = myConcurrentDictionary.GetOrAdd(dictionaryKey, new DictionaryObject());
// we can be interrupted here
lock (currentObject)
{
    Monitor.Exit(GetDictionaryLocker);
    //KeyNotFoundException is still possible on line below
    if (myConcurrentDictionary[dictonaryKey].scan(myMessage)) // Scans the message - returns true if the object says its OK to remove it from the dictionary
    {
      DictionaryObject temp;                   //   It's OK to delete it
      if (!queuedMessages.TryRemove(ric, out temp))   // Did delete work?
       throw new Exception("Was unable to delete a DictionaryObject that just reported it was ok to delete it");
    }
}

尝试在字典中查找对象时，这两种方法都可能导致 KeyNotFoundException。

有谁知道我怎样才能找到我想锁定的对象，然后将其锁定而不会被打断？抱歉 - 我是并发新手，感到非常困惑！

谢谢，

弗雷德里克

Answer 1

您应该在开始扫描之前从字典中删除该对象，以防止任何其他线程尝试同时使用它。在scan() 失败后，如果您以后必须重新添加它，您可以随时添加它。在此并发集合上，删除和添加都保证是线程安全的。

这应该使您想要的成为可能，而无需任何 locks 或 Monitor 使用。

string dictionaryKey = myMessage.someValue;

DictionaryObject currentObject = null;
if (myConcurrentDictionary.TryRemove(dictionaryKey, out currentObject))
{
    //KeyNotFoundException is possible on line below
    if (!currentObject.scan(myMessage)) // Scans the message - returns true if the object says its OK to remove it from the dictionary
    {
      if (!myConcurrentDictionary.TryAdd(dictionaryKey, currentObject))
       throw new Exception("Was unable to re-insert a DictionaryObject that is not OK for deletion");
    }
} 

在不了解您的其余代码的情况下，我对此的担忧是，在您调用 scan() 期间，是否有其他线程可以使用相同的键添加回另一条消息。这将导致TryAdd 失败。如果这是可能的，还需要做更多的工作。

您当前模型的问题在于，即使集合是线程安全的，如果您希望将“正在扫描”的项目留在集合中，您真正必须做的是执行以下操作组合 原子：1. 找到一个免费项目，2. 将其标记为“正在使用”。

1. 可以通过线程安全的集合来完成，但是
2. 必须单独完成，因此您为同一对象上的多个scan()s 打开一个窗口。

Answer 2

我认为这里对“锁定”对象存在根本性的误解。

当您对某个对象 (Monitor.Enter) 持有锁时，它实际上并不会阻止其他线程使用该对象。它只是防止其他线程在该特定对象上获得锁定。您需要做的是添加一个辅助对象，并锁定它 - 并确保每个线程也锁定它。

话虽如此，这将引入同步开销。可能值得尝试设计一种仅在存在冲突时才使用锁的设计——例如在扫描之前实际移除对象，然后锁定，并在扫描期间保持锁定。其他线程只有在他们请求的对象不是字典的一部分时才能尝试获取锁...

Answer 3

这是猜测……

问题是concurrentDictionary返回Unique对象给每个线程，防止它们互相干扰。

任何添加、更改或删除方法都将确保访问正确的项目，但锁只会锁定您的本地包装器。

任何解决方案都取决于您可以用字典做什么。

线程是否可以直接从字典中提取消息并仅在扫描后替换它，或者您是否可以使用主线程遍历字典并将所有消息添加到线程从中提取的队列对象以及处理删除文档之后应该删除。

这样每个线程将永远不会竞争相同的消息。

Answer 4

如何在对象中包含一个字段来指示哪个线程拥有它，并使用 Threading.Interlocked.CompareExchange 尝试获取它？假设如果一个对象正在使用中，代码不应该锁定而只是放弃操作。