C# 不可变哈希集锁定答案

【问题标题】：C# Immutable HashSet lockingC# 不可变哈希集锁定
【发布时间】：2018-07-20 03:27:21
【问题描述】：

假设一个服务器存储了一个连接数据的 ImmutableHashSet

ImmutableHashSet<ConnectionData> connections = new ...

然后我有各种调用添加/删除/读取这个，即：

OnConnected(connectionData) => connections = connections.Add(connectionData);
OnDisconnected(connectionData) => connections = connections.Remove(connectionData);

我的问题是，在上述仅对 HashSet 执行单个操作（添加/删除）的调用中，我应该锁定连接吗？还是 ImmutableHashSet 操作线程安全？

【问题讨论】：

你对connections变量做了两个操作。
ImmutableHashSet 操作线程安全吗？阅读文档 - 但这不是全部
您应该阅读 @EricLippert 2007 年末关于不变性的博客系列，从这里开始：blogs.msdn.microsoft.com/ericlippert/2007/11/13/…。如果集合是不可变的，那么您引用的集合始终具有内部完整性，并且，它永远不会改变。但是，另一个线程上的参与者所引用的不一定是同一个。

标签： c# c#-7.0

【解决方案1】：

您将值直接分配回集合的模式不是线程安全的。但是，在使用不可变集合时，您通常不想lock。这些集合的主要功能之一是无锁操作，这通常显着提高性能。相反，请使用 ImmutableInterlocked 类：

ImmutableHashSet<ConnectionData> connections;

ImmutableInterlocked.Update(ref connections,
                            (collection, item) => collection.Add(item),
                            connectionData);

ImmutableInterlocked.Update(ref connections,
                            (collection, item) => collection.Remove(item),
                            connectionData);

【讨论】：

“你通常不想在使用不可变集合时加锁”——为什么？
@kofifus Lock-free 更便宜，因为当争用较少时，它平均会做更少的工作。在高争用期间，无锁仍然会更快，但速度会降低——而且它往往会分配更多。幸运的是，这些分配都将在 gen-0 GC 中，这非常便宜。也就是说，如果您有高争用，那么无论锁定如何，不可变集合都不适合：它们不是为高写入争用而设计的。在这种情况下，您可能想使用类似ConcurrentDictionary 的东西，它支持实际的并发使用。
有趣并感谢您的解释.. 是否有任何关于 ImmutableInterlocked 如何工作的好的解释/讨论？（似乎微软文档对于每种方法只有 1-2 行）
@kofifus 您可以通过下载 dotPeek 并反编译 ImmutableInterlocked.Update 来验证该方法自己的作用。总之，它会循环调用Interlocked.CompareExchange，直到成功。
所以如果我理解正确，从更新返回的布尔值在这种情况下将代表 hashset 方法的结果，如果返回 true，则添加/删除值，如果返回 false这意味着在“旧”和新集合之间没有发现任何区别（例如，在我们有机会之前添加/删除了另一个线程，或者该值已经存在/从未存在）......所以......出于意图和目的究竟是什么您会期望使用锁的 HashSet 上的 Add/Remove 方法，是吗？

【解决方案2】：

Add 和 Remove 方法调用返回一个全新的 ImmutableHashSet。因此，虽然类型是 thread-safe，但您将需要使用锁定 - 来处理同时发生对 Add 或 Remove 的多个调用的情况。 否则，如果两个Add 调用同时发生（例如），您就会遇到典型的竞争条件。

因此，您将需要使用锁定对象：

private object lockObject = new lockObject();

然后在分配给connections 的每个代码块周围使用lock(lockObject)（例如，您的Add 和Remove 调用）。

另请参阅上述 cmets 中 @Flydog57 提供的精彩链接。

【讨论】：