我可以在不锁定的情况下同时从列表/字典中删除不同的项目吗？

Question

假设我有以下代码：

class Test
{
    Dictionary<int, Task> tasks;

    void Run()
    {
        tasks.Add(1, DoStuff(1));
        tasks.Add(2, DoStuff(2));
        tasks.Add(3, DoStuff(3));
    }

    async Task DoStuff(int id)
    {
        try
        {
            // Do stuff that takes a lot of time and can end unsuccessfully.
        }
        finally
        {
            tasks.Remove(id);
        }
    }
}

如果我确定该任务只能删除它自己并且所有 id 都会不同（例如新生成的 guid） - 我可以保留此代码吗？还是我需要某种锁定或在这里使用 ConcurrentDictionary 因为常规 Dictionary 或 List 的内部在同时访问时可能会失败？ （假设有 10000 个这样的任务，它们都同时结束）

另外：没有人会阅读这个字典/列表或遍历它。它仅用于保留对后台任务的引用（因此 GC 不会收集它们）。如果您对该用例有更好的建议，欢迎提出建议:)

Answer 1

你肯定需要某种锁定机制。就个人而言，我会为此使用 ConcurrentDictionary。或者，根据您在此处尝试完成的任务，您可以这样做：

var list = new List<Task>();

list.Add(DoStuff(1));
list.Add(DoStuff(2));
list.Add(DoStuff(3));

await Task.WhenAll(list);

这将确保在您继续之前完成所有任务。

***编辑 - 更新

如果您希望将它们从列表中连续删除 - 根据您的查看方式，您可以这样做：

private List<Task> _list = new List<Task>();

...

_list.Add(DoStuff(1));
_list.Add(DoStuff(2));
_list.Add(DoStuff(3));

然后，当您需要查看剩余数量时，您可以这样做：

list.Count(a => !a.IsCompleted);

本质上，IsCompleted 仅在线程完成完成时才为真。但是，您可能还需要检查 IsFaulted 或 IsCanceled，具体取决于这些任务正在执行的操作。

***编辑更新 2

在添加到此列表的线程上，您可以毫无顾虑地删除它们：

_list.Add(DoStuff(4));
_list.Add(DoStuff(5));

_list = _list.Where(a => !a.IsCompleted).ToList();

如果您不想弄乱实际的变量引用，您可以执行一个向后的 for 循环并手动删除，只要另一个线程没有添加到此列表中。

Answer 2

Dictionary 类不是线程安全的，因此如果您打算通过多个线程并行操作它，您肯定需要使用lock 保护它。否则类的内部状态可能会损坏。

关于性能，这应该不是问题。从Dictionary 中删除项目非常快，因此如果您仅在此操作期间持有lock，则锁的争用应该几乎不存在。仅当您预计每秒约 100,000 次字典操作或更多的频率时，您才应该开始担心。在这种情况下，明智的做法是切换到 ConcurrentDictionary，因为它的粒度锁定实现可以更好地处理不断增加的争用。

但您的实现中存在竞争条件。 Task 在创建后被添加到字典中，因此理论上它可能会在它出现之前尝试将自己删除。如果发生这种情况，您最终可能会将已完成的任务永远留在字典中。要以优雅的方式解决这个问题并不容易。