这个线程使用这个 ConcurrentDictionary 和 AddOrUpdate 方法是否安全？答案

【问题标题】：Is this thread safe with this ConcurrentDictionary and AddOrUpdate method?这个线程使用这个 ConcurrentDictionary 和 AddOrUpdate 方法是否安全？
【发布时间】：2018-02-07 17:39:05
【问题描述】：

我对 C# 中的并发字典有疑问。

在另一个问题中，有人问我如何使用哈希集作为值的并发字典，但使用哈希集不是一个好主意，最好使用并发字典作为值。所以我得到的解决方案是这样的：

var myDic = new ConcurrentDictionary<long, ConcurrentDictionary<int, byte>>();
myDic.AddOrUpdate(key, 
    _ => new ConcurrentDictionary<int, byte>(new[] {new KeyValuePair<int, byte>(element, 0)}),
    (_, oldValue) => {
        oldValue.TryAdd(element, 0);
        return oldValue;
    });

假设我有两个线程，其中“元素”在线程 A 中为 1，在线程 B 中为 2。

我怀疑这是否是线程安全的。我可能是错的，但我认为并发字典以这种方式工作：

线程A：尝试为key 1插入元素1。key 1不存在，所以尝试用并发字典ConcurrentDictionary<int, byte>(new[] {new KeyValuePair<int, byte>(1, 0)插入key 1。

线程 B：尝试在 key 1 的字典中插入 item 2。线程 A 仍在添加新的 key/value，线程 B 认为 key 1 不存在，所以尝试添加 value ConcurrentDictionary<int, byte>(new[] {new KeyValuePair<int, byte>(2, 0)到关键 1。

线程 A 完成插入键/值对。

线程 B 尝试完成，但现在密钥 1 存在，因为线程 A 插入了密钥 1。因此线程 B 无法插入密钥/值。

那么会发生什么？线程 B 的工作被丢弃，所以我将在并发字典中只有一项用于键 1？或者线程 B 进入 updateValueFactory 并将第 2 项添加到字典中？

【问题讨论】：

标签： c# thread-safety concurrentdictionary

【解决方案1】：

AddOrUpdate 专门用于处理您描述的场景；如果它不能优雅地处理它，那就没用了。

当线程 B 尝试添加其计算值时，它将失败，因为键已经存在。然后它将自动重试，此时它将执行更新而不是添加。具体来说，它会更新线程 A 生成的值。这是一种乐观并发：算法假设它会成功，因此它会针对该结果进行优化，但它有一个备用计划以防万一失败。

但是请注意，此方法的乐观并发性质意味着您的addValueFactory 和updateValueFactory 可能都被调用；严格来说，这不是其中之一。在您的假设场景中，线程 B 将首先调用addValueFactory，并且由于添加失败，稍后调用updateValueFactory。在赛车更新的情况下，updateValueFactory 可能会在更新最终成功之前多次调用。

【讨论】：

关于细节（特别是“自动重试”以及两个工厂都可能被调用的事实），ConcurrentDictionary.AddOrUpdate() 的源代码非常可读且有趣：@987654321 @。工厂方法在锁外调用，以尽量减少在锁内花费的时间，而且这一切都在一个 while 循环中，以便在并发的情况下可以进行多次尝试，直到一次成功。
是的，这是算法乐观的方式之一：它急切地计算它认为它需要的值，而不需要获取任何共享资源来这样做。只有当它失败时，它才会重试。事实上，这些来源值得探索。

【解决方案2】：

您使用ConcurrentDictionary 类的方式很脆弱。 AddOrUpdate 用于将键的值替换为另一个值，而不是用于修改现有值，以防这些值是可变对象。这正是您在 updateValueFactory 代表中所做的事情：

(_, oldValue) =>
{
    oldValue.TryAdd(element, 0);
    return oldValue;
}

oldValue 是一个ConcurrentDictionary<int, byte>，并通过调用其TryAdd 方法进行了变异。这个调用是不同步的，它可能与另一个线程的调用同时发生，甚至可能被每个线程多次调用。来自documentation：

但是，addValueFactory 和 updateValueFactory 委托是在锁之外调用的，以避免在锁下执行未知代码可能出现的问题。因此，AddOrUpdate 对于ConcurrentDictionary<TKey,TValue> 类上的所有其他操作而言不是原子的。

现在这个特定的用法可能是意外的线程安全的，但我个人会避免使用像这样的ConcurrentDictionary。它看起来像一个等待发生的错误。

以下是您可以如何重写代码，以减少出错的可能性，并且更清楚其意图：

var innerDic = myDic.GetOrAdd(key, _ => new ConcurrentDictionary<int, byte>());
innerDic.TryAdd(element, 0);

【讨论】：