多个线程通过键锁定更新共享字典的不同项目

Question

我有一个Dictionary<string, List<MyObject>>，我需要在List<MyObject> 上运行一些资源密集型操作。我试图弄清楚是否可以让 Dictionary 的每个键都有一个线程来执行资源密集型任务，以便每个线程都更新其键的列表。也就是说，多个线程同时更新字典中的不同项目？

请考虑以下简化伪代码 -

public void MyMethod() {
    //The myDict object needs to be shared by all threads.
    Dictionary<string, List<MyObject>> myDict = new Dictionary<string, List<MyObject>>();
    //GetKeyValue() may return the same key multiple times
    foreach(var kv in GetKeyValue()) { 
        if(myDict.ContainsKey(kv.Key) { myDict[kv.Key].Add(kv.Value); }
        else { myDict.Add(kv.Key, kv.Value); }
        Task.Factory.StartNew(() => { RunSubsetSum(kv.Key, myDict); });
    }
}
//Resource intensive method
public void RunSubsetSum(string key, Dictionary<string, List<MyObject>> myDict)  { 
    //Lock on key so that no two threads run for the same key
    lock(key){
        foreach(var valueToRemove in GetRemovableObjs()) 
            myDict[kv.Key].Remove(valueToRemove);
    }
}

基本上，这个想法是-

1. 没有两个线程同时为同一个键运行 - lock(key) 会使它们排队（按顺序运行）吗？
2. 所有正在运行的线程都可以独立更新同一个字典 - 我希望多个线程能够同时更新同一个字典中的不同项目。

我尝试了上述方法，但结果似乎不一致。我认为这是因为 MyMethod() 更新了 RunSubsetSum() 已经在运行的键的字典，但不确定如何在不中断其他键循环的情况下锁定 MyMethod() 中的键。我想知道 C# 是否为这个问题提供了更简单的解决方案。有什么想法吗？

注意：我正在考虑创建一个字典，以便我可以跟踪当前正在处理哪些键并更新 MyMethod() 以缓冲键直到线程完成，但如果可以的话，我想避免添加它避免逻辑过于复杂。

Answer 1

您永远不应该在 string 上使用 lock。你只是在为一个受伤的世界敞开心扉，主要是围绕弦乐实习。每次您使用与另一个字符串文字在语义上相同的字符串文字时，它们将具有相同的引用（除非您将其关闭），这意味着如果您的任何字典键最终成为字符串文字，那么其他一些代码在某处else 在与您的代码无关的应用程序域中最终可能会锁定相同的值。这最终可能导致死锁，或者两个段在实际上不需要等待的时候等待。

您应该只在一个对象上lock，您可以确定只有管理同步的一种类型可以访问。这样做意味着您始终可以只查看这一类来分析正在进行的同步，并且您无需担心应用程序的其余部分发生了什么来确定此类的同步逻辑。

幸运的是，您已经确实拥有了一个对应于每个键的对象，并且您永远不会在此类之外公开List。你不需要单独的对象字典来锁定，你可以使用List。

您遇到的另一个问题是您在工作线程中获取字典的值，这是不安全的，因为您正在另一个线程中对其进行修改，尽管通过简单地获取值可以轻松解决这个问题在开始新线程之前而不是之后，只需将string 和List 传递给RunSubsetSum 而不是Dictionary。

您还对来自工作线程和主线程的 List 对象进行了变异，因此您需要确保调用者在使用它之前锁定列表，以及工作人员。

Answer 2

锁定字符串不会帮助同步资源。由于字符串是不可变的对象。每次，将字符串传递给函数都会导致新的字符串。更重要的是，这两种方法都在同时接触字典。建议将它们结合起来，然后根据您的需要拨打电话。

private readonly object _padLock = new object();
public void CallingMethod() {
   Task.Factory.StartNew(() => { MyMethod(); })
}

public void MyMethod() {
   lock (_padLock)
   {
      //The myDict object needs to be shared by all threads.
      Dictionary<string, List<MyObject>> myDict = new Dictionary<string, List<MyObject>>();
      //GetKeyValue() may return the same key multiple times
      foreach(var kv in GetKeyValue()) { 
        if(myDict.ContainsKey(kv.Key) { myDict[kv.Key].Add(kv.Value); }
        else { myDict.Add(kv.Key, kv.Value); }
        RunSubsetSum(kv.Key, myDict);
      }
   }
}
//Resource intensive method
public void RunSubsetSum(string key, Dictionary<string, List<MyObject>> myDict)  { 
    //Lock on key so that no two threads run for the same key
        foreach(var valueToRemove in GetRemovableObjs()) 
            myDict[kv.Key].Remove(valueToRemove);
}

Answer 3

Servy 关于锁定字符串是正确的。简单的解决方案是创建一个私有字段仅用于锁定：

object LockMe = new object();

public void SomeMethod()
{
    lock(LockMe)
    {
        <... do something here ...>
    }
}

另一个问题是要记住，每个应用程序有一个最大允许线程数，因此，如果您为字典中的每个键创建一个线程，您就有达到最大线程数的风险。

您可能需要重新考虑您的线程模型。