Question

假设我们有一些包含

的奇怪的类

公共财产ReadOnlyDictionary<string, string> Map {get; private set;}
方法Update，在调用时重新设置Map字典。

从一个线程调用方法Update并从其他线程获取Map是不是线程安全？

public class Example
{
    public ReadOnlyDictionary<string, string> Map{ get; private set; }

    public void Update(IEnumerable<KeyValuePair<string, string>> items)
    {
        Map = items
            .ToLookup(x => x.Key)
            .ToDictionary(x => x.Key, x => x.First())
            .ToReadOnlyDictionary(); // helper method
    }
}

是否有可能会出现我们调用Map getter并返回null或处于错误状态的时刻，因为setter执行不是原子的？

Answer 1

＆＃34;线程安全＆＃34;是一个模糊的术语。维基百科将线程安全代码定义为：

线程安全代码仅以某种方式操作共享数据结构确保所有线程都能正常运行并完成其设计没有意外互动的规范

所以我们不能说某段代码是＆＃34;线程安全＆＃34;不知道设计规范，包括如何实际使用该代码。

此代码是＆＃34;线程安全＆＃34;从某种意义上说，任何线程都无法在损坏或部分状态下观察Example对象。

引用赋值是原子的，因此读取Map的线程只能读取它的一个或多个，它不能观察到Map的部分或中间状态。因为Map的键和值都是不可变的（字符串） - 整个对象是不可变的，并且在从Map属性读取后可以安全地被多个线程使用。

然而，做这样的事情：

var example = GetExample();
if (example.Map.ContainsKey("key")) {
    var key = example.Map["key"];
}

当然不是线程安全的，因为Map对象作为一个整体，可能在检查和从字典读取之间发生了变化，其方式是旧版本包含＆＃34; key＆＃34;关键，但新版本没有。另一方面这样做：

var example = GetExample();
var map = example.Map;
if (map.ContainsKey("key")) {
    var key = map["key"];
}

很好。任何不依赖于example.Map在读取之间保持相同的代码应该是＆＃34;安全＆＃34;。

所以你必须确保给定的代码是＆＃34;线程安全＆＃34;在你的特定用例中。

请注意，使用ConcurrentDictionary在这里绝对没用。由于您的字典是只读的 - 从多个线程中读取它是安全的。

更新：评论中提出的有效点是ReadOnlyDictionary本身并不能保证不修改基础数据，因为ReadOnlyDictionary只是常规可变Dictionary的包装。 / p>

但是，在这种情况下，您可以从非共享字典实例（从ReadOnlyDictionary收到）在Update方法中创建ToDictionary，除了将其包含在内外，它不会用于其他任何内容ReadOnlyDictionary。这是一种安全的用法，因为没有代码可以访问除ReadOnlyDictionary本身之外的可变基础字典，并且只读字典会阻止其修改。只要没有写入，即使从常规Dictionary读取也是线程安全的。

Answer 2

因为setter执行不是原子的

此代码的安全性与原子性无关（读/写引用是.NET中的原子操作，除非你搞砸了对齐）。
因此，此代码中唯一的问题是内存重新排序。可能会发生另一个线程将获得对部分构造的对象的引用。
但它可能只发生在具有弱内存模型的硬件上（“弱”意味着允许大量重新排序并且没有太多限制）。
为了防止这种情况，您只需通过Volatile.Write发布此引用，对于x86和x86_64体系结构为nop，为ARM和其他提供一种内存屏障。

Answer 3

为了使您的代码更简单，更容易出错，您可以使用 ImmutableDictionary ：

public class Example
{
    public IReadOnlyDictionary<string, string> Map{ get; private set; } = 
        ImmutableDictionary.Create<string, string>();

    public void Update(IEnumerable<KeyValuePair<string, string>> items)
    {
        Map = items
            .ToImmutableDictionary();
    }
}

ImmutableDictionary 保证是线程安全的，所以没有办法打破它。通常 Dictionary 不是线程安全的，但是在您的实现中不应该存在任何线程安全问题，但这需要这种特殊用法。

ImmutableDictionary 可在此处下载https://www.nuget.org/packages/System.Collections.Immutable/

另一个线程安全字典是 ConcurrentDictionary 。使用它可能不一定提供额外的成本，因为读取操作是无锁的。文档说明：

字典上的读取操作以无锁方式执行。

所以这两个词典在任何情况下都是线程安全的（在字典API级别上），而 Dictionary 在某些类似于你的实现中是线程安全的。

Answer 4

Concurrent Collections =线程安全：）

我认为你应该使用Concurrent集合。并发泛型对我来说很有意义。

C＃从一个线程设置字典对象，从其他线程获取是否线程安全

4 个答案: