对静态变量使用 ThreadStatic 属性时实例为空

Question

我有使用System.Threading.Task 调用服务函数的操作方法。

服务函数有一个静态全局变量，我设置了属性ThreadStatic 以使我的函数线程安全。

我的问题是，有时当我运行我的操作方法时，共享变量_sharedList 在我的HotelService 中访问它时会引发空引用异常。

这是一个复制问题的示例实现：

调用 HotelService.TestMultiThread 的控制器操作方法

public ActionResult MultiThread()
{
  HotelService svc = new HotelService();
  var resp = new List<TestPnrHeaderResponse>();

  var tasks = Enumerable.Range(0, 5).Select(i => Task.Run(() => svc.TestMultiThread(i)));

  var results = await Task.WhenAll(tasks);

  return View(resp);
}

HotelService 类

_sharedList 在_sharedList.listInt.AddRange(GetIntList()); 行中为 Null

public class HotelService
{
    [ThreadStatic]
    private static TestPnrHeaderResponse _sharedList;

    private void LoadCache()
    {
        _sharedList = new TestPnrHeaderResponse();
        _sharedList.PnrLegs = new List<PnrLegVM>();
        _sharedList.listInt = new List<int>();
        Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            _sharedList.listInt.AddRange(GetIntList());
        });
    }

    private IEnumerable<int> GetIntList()
    {
        return Enumerable.Range(0, 5);
    }
    public TestPnrHeaderResponse TestMultiThread(int count)
    {
        LoadCache();

        if (count % 2 == 0)
        {
            _sharedList.PnrLegs.Add(new PnrLegVM
            {
                ApplicationType = count.ToString(),
                PKCity = count,
                PKNationality = 1,
                PKPnrHeader = 1,
                PKPnrLeg = 1
            });
        }
        else
        {
            _sharedList.PnrLegs.Add(new PnrLegVM
            {
                ApplicationType = count.ToString(),
                PKCity = count,
                PKNationality = 99,
                PKPnrHeader = 99,
                PKPnrLeg = 99
            });

        }
        return _sharedList;
    }
}

共享变量类

public class TestPnrHeaderResponse
{
   public List<PnrLegVM> PnrLegs { get; set; }
   public List<int> listInt { get; set; }
}
public class PnrLegVM
{
   public int PKPnrLeg{get;set;}

   public int PKPnrHeader{get;set;}      
   public string ApplicationType{get;set;}
   public int PKNationality {get;set;}
}

请帮助寻找解决方案。此外，是否有更好的方法使函数线程安全，因为它在实际实现中使用了许多共享变量。

Answer 1

_sharedList 在 _sharedList.listInt.AddRange(GetIntList()); 行中为 Null；

令人惊讶的是，它并不总是 null 在这一点上。您正在一个全新的线程中执行该代码，您 not 调用了LoadCache()，因此尚未初始化该字段。如果你不小心得到了一个非null 值，那只是因为你在一个线程池线程中被执行，对于count 参数的一些其他 值，LoadCache()方法被调用。当然，在这种情况下，虽然值不是null，但它不是您认为的列表。

我不清楚为什么要将这项工作委托给另一个线程，尤其是当您试图将 _sharedList 变量绑定到单个线程时。我也不清楚为什么要在没有任何同步的情况下修改列表，即使您显然希望该对象是在两个不同的非同步线程中使用的对象。

但是暂时忽略这些问题，您可以通过捕获局部变量中的值并在匿名方法中使用该值来解决null 问题：

private void LoadCache()
{
    _sharedList = new TestPnrHeaderResponse();
    _sharedList.PnrLegs = new List<PnrLegVM>();
    _sharedList.listInt = new List<int>();

    List<int> listInt = _sharedList.listInt;

    Task.Factory.StartNew(() =>
    {
        listInt.AddRange(GetIntList());
    });
}

本地 listInt 变量将获取对您的 _sharedList 对象引用的列表的引用，然后在匿名方法中捕获该变量，因此可以确保它是您真正想要使用的列表任务。

在您发布的代码中，TestMultiThread() 方法实际上并未使用_sharedList.listInt，因此理论上不存在冲突。但是您的问题中没有足够的上下文来了解该字段是否在其他时间在其他地方使用。坦率地说，甚至不清楚为什么 _sharedList 首先是 static 字段。您发布的所有代码都可以通过将变量设为局部变量来编写，仅使用显示的方法。

但是，如果您确实需要代码按照您显示的那样工作，上面将解决您所询问的 null 值。

Answer 2

根据上面的建议和here，我已经解决了使用ConcurrentDictionary<TKey, Lazy<TValue>>的以下实现：

控制器

public ActionResult MultiThread()
{
 HotelService svc = new HotelService();
 var resp = new List<TestPnrHeaderResponse>();
 var tasks = Enumerable.Range(0, 5).Select(i => Task.Run(() => svc.TestMultiThread(i)));
 var results = await Task.WhenAll(tasks);
 return View(resp);
}

酒店服务等级

public class HotelService
{
    private ConcurrentDictionary<int, Lazy<TestPnrHeaderResponse>> _sharedList
        = new ConcurrentDictionary<int, Lazy<TestPnrHeaderResponse>>();

    private TestPnrHeaderResponse LoadGetCache(int count)
    {
        var resp = new Lazy<TestPnrHeaderResponse>();
        resp.Value.PnrLegs = new List<PnrLegVM>();
        resp.Value.listInt = new List<int>();
        List<int> listInt = resp.Value.listInt;
        Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            listInt.AddRange(GetIntList());
        });

        return resp.Value;
    }

    private IEnumerable<int> GetIntList()
    {
        return Enumerable.Range(0, 5);
    }
    public TestPnrHeaderResponse TestMultiThread(int count)
    {
        var resp = new TestPnrHeaderResponse();
        resp = _sharedList.GetOrAddLazy(count,(k)=> LoadGetCache(k));

        if (resp == null)
        {
            LoadGetCache(count);
        }
        if (resp != null)
        {
            if (count % 2 == 0)
            {
                resp.PnrLegs.Add(new PnrLegVM
                {
                    ApplicationType = count.ToString(),
                    PKCity = count,
                    PKNationality = 1,
                    PKPnrHeader = 1,
                    PKPnrLeg = 1
                });
                resp.StatusCode = System.Net.HttpStatusCode.Accepted;
            }
            else
            {
                resp.PnrLegs.Add(new PnrLegVM
                {
                    ApplicationType = count.ToString(),
                    PKCity = count,
                    PKNationality = 99,
                    PKPnrHeader = 99,
                    PKPnrLeg = 99
                });
                resp.StatusCode = System.Net.HttpStatusCode.Redirect;
            }
        }

        return resp;
    }
}

来自答案here的扩展方法

public static V GetOrAddLazy<T, V>(this System.Collections.Concurrent.ConcurrentDictionary<T, Lazy<V>> dictionary, T key, Func<T, V> valueFactory)
{
      var lazy = dictionary.GetOrAdd(key, new Lazy<V>(() => valueFactory(key), LazyThreadSafetyMode.ExecutionAndPublication));
      return lazy.Value;
}

希望它可以帮助面临同样问题的人。谢谢。