两个线程/任务同时达到相同功能的机会

Question

假设如下情况：

public HashTable map = new HashTable();
public void Cache(String fileName) {
        if (!map.ContainsKey(fileName))
        {
            map.Add(fileName, new Object());
            _Cache(fileName);
        }
    }
}
private void _Cache(String fileName) {
        lock (map[fileName])
        {
            if (File Already Cached)
                return;
            else {
                cache file
            } 
        }
    } 

当有以下消费者时：

Task.Run(()=> {
    Cache("A");
});
Task.Run(()=> {
    Cache("A");
});

Cache 方法是否有可能以任何方式抛出 Duplicate key 异常，这意味着两个任务都会命中 map.add 方法并尝试添加相同的键？？

编辑：

使用下面的数据结构能解决这个并发问题吗？

public class HashMap<Key, Value>
{
    private HashSet<Key> Keys = new HashSet<Key>();
    private List<Value> Values = new List<Value>();
    public int Count => Keys.Count;
    public Boolean Add(Key key, Value value) {
        int oldCount = Keys.Count;
        Keys.Add(key);
        if (oldCount != Keys.Count) {
            Values.Add(value);
            return true;
        }
        return false;
    }
}

Answer 1

是的，当然有可能。考虑以下片段：

    if (!map.ContainsKey(fileName))
    {
        map.Add(fileName, new Object());

线程1可能会执行if (!map.ContainsKey(fileName))，发现map中不包含key，所以会继续添加它，但在它有机会添加之前，线程2也可能执行if (!map.ContainsKey(fileName))，此时点它也会发现map不包含key，所以也会继续添加。当然，那会失败。

编辑（澄清后）

所以，问题似乎是如何尽可能少地保持主map锁定，以及如何防止缓存对象被初始化两次。

这是一个复杂的问题，所以我不能给你一个可以运行的现成答案，（特别是因为我目前什至没有方便的 C# 开发环境，）但一般来说，我认为你应该进行如下操作：

1. 用lock() 全面保护您的map。

2. 尽可能少地锁定map；当在地图中找不到对象时，将empty对象添加到地图中并立即退出锁定。这将确保此地图不会成为所有进入 Web 服务器的请求的争用点。

3. 在 check-if-present-and-add-if-not 片段之后，您将持有一个保证在地图中的对象。但是，此时此对象可能会也可能不会被初始化。没关系。接下来我们会处理这个问题。

4. 重复 lock-and-check 习惯用法，这次是缓存对象：每个对特定对象感兴趣的传入请求都需要锁定它，检查它是否已初始化，如果没有，则初始化它。当然，只有第一个请求会遭受初始化的惩罚。此外，在对象完全初始化之前到达的任何请求都必须等待它们的lock，直到对象被初始化。但这一切都很好，这正是你想要的。