以下线程安全吗？

Question

我有以下代码，想知道它是否是线程安全的。我只在从集合中添加或删除项目时锁定，但在迭代集合时不锁定。迭代时锁定会严重影响性能，因为集合可能包含数十万个项目。有什么建议可以使这个线程安全吗？

谢谢

public class Item
{
    public string DataPoint { get; private set; }

    public Item(string dataPoint)
    {
        DataPoint = dataPoint;
    }
}

public class Test
{
    private List<Item> _items; 
    private readonly object myListLock = new object();

    public Test()
    {
        _items = new List<Item>();
    }

    public void Subscribe(Item item)
    {
        lock (myListLock)
        {
            if (!_items.Contains(item))
            {
                _items.Add(item);
            }
        }
    }

    public void Unsubscribe(Item item)
    {
        lock (myListLock)
        {
            if (_items.Contains(item))
            {
                _items.Remove(item);
            }
        }
    }

    public void Iterate()
    {
        foreach (var item in _items)
        {
            var dp = item.DataPoint;
        }
    }

}

编辑

我很好奇，并再次分析了未锁定迭代与在 myListLock 上的锁定内迭代之间的性能，并且锁定超过 1000 万个项目的迭代的性能开销实际上非常小。

Answer 1

不，它不是线程安全的，因为可以在您查看集合时对其进行修改...您可以做什么：

Item[] items; 

lock (myListLock)
{
    items = _items.ToArray();
}

foreach (var item in items)
{
    var dp = item.DataPoint;
}

所以你在循环之前将集合复制到lock 中。这显然会占用内存（因为您必须复制 List<>）（ConcurrentBag<>.GetEnumerator() 几乎完全一样）

请注意，这仅在 Item 是线程安全的情况下才有效（例如，因为它是不可变的）

Answer 2

理论上你的代码不是线程安全的。

---

在后台foreach执行正常的for循环，如果您在foreach遍历您的列表时从不同的线程添加项目，则可能会遗漏一个项目。此外，如果您删除一个项目（从一个不同的线程），您可能会得到一个 AV 异常或者 - 更糟糕的是 - 乱码数据。

如果您希望您的代码是线程安全的，您有两种选择：

1. 您可以克隆您的列表（为此我通常使用.ToArray() 方法）。这将导致内存中的列表增加一倍，并且其结果对于原位版本可能不是最新的，或者...
2. 您可以将整个迭代放在一个锁定的块中，这将导致在您执行长时间运行的操作时阻止其他线程访问该数组。

Answer 3

不，不是。请注意，MSDN 上记录的所有类都有一个关于线程安全的部分（接近尾声）：https://msdn.microsoft.com/en-us/library/6sh2ey19%28v=vs.110%29.aspx

GetEnumerator 的文档有更多注释：https://msdn.microsoft.com/en-us/library/b0yss765%28v=vs.110%29.aspx

关键是迭代本身不是线程安全的。即使从集合中迭代读取的每个单独的迭代都是线程安全的，但如果集合被修改，一致的迭代通常会中断。即使集合本身从未处于不一致状态，您也可能会遇到诸如两次读取相同元素或跳过某些元素等问题。

顺便说一句，您的 Unsubscribe() 正在对列表进行两次线性搜索，这可能不是您想要的。您不需要在 Remove() 之前调用 Contains()。