使用 Parallel.Invoke 和静态变量时的奇怪行为答案

【问题标题】：Weird behavior when using Parallel.Invoke and static variable使用 Parallel.Invoke 和静态变量时的奇怪行为
【发布时间】：2013-05-01 11:37:54
【问题描述】：

我正在尝试测试 C# parallel 方法，这是我的测试程序：

class Program
{
    static int counter;
    static void Main(string[] args)
    {
        counter = 0;
        Parallel.Invoke(
            () => func(1),
            () => func(2),
            () => func(3)
            );
        Console.Read();
    }


    static void func(int num)
    {
        for (int i = 0; i < 5;i++ )
        {
            Console.WriteLine(string.Format("This is function #{0} loop. counter - {1}", num, counter));
            counter++;
        }
    }
}

我尝试做的是拥有 1 个静态共享变量，每个函数实例将其增加 1。

我预计counter会按顺序打印(1,2,3,...) 但输出令人惊讶：

This is function #1 loop. counter - 0
This is function #1 loop. counter - 1
This is function #1 loop. counter - 2
This is function #1 loop. counter - 3
This is function #1 loop. counter - 4
This is function #3 loop. counter - 5
This is function #2 loop. counter - 1
This is function #3 loop. counter - 6
This is function #3 loop. counter - 8
This is function #3 loop. counter - 9
This is function #3 loop. counter - 10
This is function #2 loop. counter - 7
This is function #2 loop. counter - 12
This is function #2 loop. counter - 13
This is function #2 loop. counter - 14

谁能向我解释为什么会这样？

【问题讨论】：

如果您希望计数器按顺序递增，那么使用 Parallel.Invoke 有什么意义？只需调用 func 3 次，无需任何并行。
这称为竞争条件，并行线程上的多个进程尝试访问和/或修改同一个变量实例，从而导致“意外”结果。这不是奇怪的行为，而是您应该期待的。

标签： c# parallel-extensions

【解决方案1】：

问题是您的代码不是线程安全的。例如，可能发生的情况是这样的：

函数#2 获取counter 的值以在Console.WriteLine() 中使用它
函数#1获取counter的值，调用Console.WriteLine()，递增counter
函数#1获取counter的值，调用Console.WriteLine()，递增counter
函数 #2 最终使用旧值调用 Console.WriteLine()

另外，++ 本身不是线程安全的，因此最终值可能不是 15。

要解决这两个问题，您可以使用Interlocked.Increment()：

for (int i = 0; i < 5; i++)
{
    int incrementedCounter = Interlocked.Increment(ref counter);
    Console.WriteLine("This is function #{0} loop. counter - {1}", num, incrementedCounter);
}

这样，您将在之后增加数字，而不是之前，就像在您的原始代码中一样。此外，此代码仍不会以正确的顺序打印数字，但您可以确定每个数字将仅打印一次。

如果您确实想按正确的顺序排列数字，则需要使用lock：

private static readonly object lockObject = new object();

…

for (int i = 0; i < 5; i++)
{
    lock (lockObject)
    {
        Console.WriteLine("This is function #{0} loop. counter - {1}", num, counter);
        counter++;
    }
}

当然，如果你这样做，你实际上不会得到任何并行性，但我认为这不是你真正的代码。

【讨论】：

谢谢！这准确地解释了发生的事情。

【解决方案2】：

实际上会发生什么 - Invoke 只是将这些任务排队，运行时为这些任务分配线程，这给它提供了很多随机元素（哪个将首先被拾取等）。

甚至 msdn 文章都这样说：

此方法可用于执行一组操作，可能是并行的。不保证操作执行的顺序或它们是否并行执行。在提供的每个操作完成之前，此方法不会返回，无论完成是由于正常终止还是异常终止。

【讨论】：

但这并不能解释为什么counter会这样。

【解决方案3】：

这个问题看起来像许多线程访问同一个变量。这是并发问题。你可以试试：

    static object syncObj = new object();
    static void func(int num)
    {
        for (int i = 0; i < 5; i++)
        {
            lock (syncObj)
            {
                Console.WriteLine(string.Format("This is function #{0} loop. counter - {1}", num, counter));
                counter++;
            }
        }
    }

【讨论】：