使用控制台和 Plinq 的明显死锁

Question

以下代码运行没有问题：

// This code outputs:
// 3
// 2
// 1
//
// foo
// DotNetFiddle: https://dotnetfiddle.net/wDRD9L
public class Program
{   
    public static void Main() 
    {
        Console.WriteLine("foo");
    }

    static Program() 
    {       
        var sb = new System.Text.StringBuilder();
        var list = new List<int>() { 1,2,3 };
        list.AsParallel().WithDegreeOfParallelism(4).ForAll(item => { sb.AppendLine(item.ToString()); });
        Console.WriteLine(sb.ToString());
    }
}

只要我将 sb.AppendLine 替换为对 Console.WriteLine 的调用，代码就会挂起，就像某处出现死锁一样。

// This code hangs.
// DotNetFiddle: https://dotnetfiddle.net/pbhNR2
public class Program
{   
    public static void Main() 
    {
        Console.WriteLine("foo");
    }

    static Program() 
    {       
        var list = new List<int>() { 1,2,3 };
        list.AsParallel().WithDegreeOfParallelism(4).ForAll(item => { Console.WriteLine(item.ToString()); });
    }
}

起初我怀疑Console.WriteLine 不是线程安全的，但根据文档，它是线程安全的。

这种行为的解释是什么？

Answer 1

简短的版本：永远不要在构造函数中阻塞，尤其是在 static 构造函数中。

在您的示例中，差异与您使用的匿名方法有关。在第一种情况下，您捕获了一个局部变量，该变量导致匿名方法被编译到它自己的类中。但在第二种情况下，没有变量捕获，因此 static 方法就足够了。除了静态方法放在Program 类中。仍在初始化中。

因此，对匿名方法的调用被类的初始化阻塞（您不能从执行静态构造函数的线程以外的线程执行类中的方法，直到该类完成初始化)，并且类的初始化被匿名方法的执行所阻塞（ForAll() 方法在所有这些方法都执行之前不会返回）。

死锁。

很难知道一个好的变通方案可能是什么，因为这个例子（正如预期的那样）是你真正正在做的任何事情的简化版本。但最重要的是，您不应该在静态构造函数中进行长时间运行的计算。如果它是一个足够慢的算法来证明使用ForAll() 是合理的，那么它就足够慢以至于它实际上不应该首先成为类初始化的一部分。

在解决该问题的许多可能选项中，您可能会选择 Lazy<T> 类，它可以很容易地将一些初始化推迟到实际需要时进行。

例如，假设您的并行代码不仅仅是写出列表中的元素，而是实际上以某种方式处理它们。 IE。它是列表实际初始化的一部分。然后，您可以将该初始化包装在由Lazy<T> 按需执行的工厂方法中，而不是在静态构造函数中：

public class Program
{   
    public static void Main() 
    {
        Console.WriteLine("foo");
    }

    private static readonly Lazy<List<int>> _list = new Lazy<List<int>>(() => InitList());

    private static List<int> InitList()
    {
        var list = new List<int>() { 1,2,3 };
        list.AsParallel().WithDegreeOfParallelism(4).ForAll(item => { Console.WriteLine(item.ToString()); });

        return list;
    }
}

然后初始化代码甚至不会被执行，直到一些代码需要访问列表，它可以通过_list.Value来完成。

这有点微妙的不同，我觉得它需要一个新的答案（即匿名方法的使用会改变行为），但在 Stack Overflow 上至少还有两个非常密切相关的问题和答案：
@987654321 @
Task.Run in Static Initializer

顺便说一句：我最近了解到，使用新的 Roslyn 编译器，他们已经改变了在这种情况下实现匿名方法的方式，甚至那些可能是静态方法的方法在单独的类中也变成了实例方法（如果我没记错的话）。我不知道这是否是为了减少这种错误的普遍性，但它肯定会改变行为（并且会消除匿名方法作为死锁的来源......当然人们仍然可以用对显式声明的静态命名方法的调用）。