`System.MulticastDelegate` 的线程安全吗？答案

【问题标题】：Are `System.MulticastDelegate`'s thread-safe?`System.MulticastDelegate` 的线程安全吗？
【发布时间】：2018-07-18 21:13:11
【问题描述】：

我正在寻找可能对此了解更多的人，我的直觉告诉我答案是“不，它不是线程安全的”，但我想确定。

为了说明我的问题，我提供了这个类的一些上下文

public class MyContext
{
    private readonly object _lock = new object();
    public delegate bool MyDelegate(MyContext context);
    private MyDelegate _multicastDelegate;

    public MyContext()
    {
        _multicastDelegate = null;
    }

    public void AddDelegate(MyDelegate del)
    {
        lock(_lock)
        {
            _multicastDelegate += del;
        }
    }

    public void RemoveDelegate(MyDelegate del)
    {
        lock(_lock)
        {
            _multicastDelegate += del;
        }
    }

    public void Go()
    {
        _multicastDelegate.Invoke(this);
    }
}

编辑：我在上面的示例中添加了锁，但这真的不是我的问题的重点。

我试图更好地理解保存调用列表的数组是否是线程安全的。坦率地说，我并不清楚这一切是如何组合在一起的，我们将不胜感激。

根据我找到的文档，唯一没有提供真正见解的引用如下：

MulticastDelegate 有一个委托的链接列表，称为调用列表，由一个或多个元素组成。调用多播委托时，调用列表中的委托按照它们出现的顺序被同步调用。如果在执行列表期间发生错误，则会引发异常。

https://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.multicastdelegate.aspx

提前致谢。

【问题讨论】：

您需要在此上下文中定义“线程安全”才能使问题有意义。请注意，使用 += 和 -= 不会修改现有的委托实例 - 它返回一个 new 实例。您显示的代码不是线程安全的，因为如果两个线程同时调用（比如说）AddDelegate，您很容易最终会发现其中一个被“错过”。这就是自动生成的类字段事件访问器做更多工作的原因。
我在整理代码示例时可能有点太匆忙了。鉴于您的评论，我的问题是关于添加/删除调用列表。
@JonSkeet -- 我做了一些编辑，但我认为我的措辞需要帮助......我假设调用列表本质上是一个数组。我想知道该数组是否可以线程安全地添加/删除项目。
委托对象是不可变的。从语法糖很难看出，但委托目标列表永远不会被修改。只有构造函数会创建该列表。因此，当您调用 Go() 而同时另一个线程忙于调用 Add 或 Remove 时，什么都不会发生。除了未调用添加的目标方法或仍调用已删除的目标。这通常是一个线程竞争错误，不值得“线程安全”这个绰号，但它不会让客户端程序员感到惊讶。嗯，不应该。
@HansPassant 我认为你在谈到 Jon 在他的评论中所做的同一个问题，那就是“线程安全”是一个相当没有意义的术语，因为它在不同的上下文中意味着不同的东西。

标签： c# multithreading thread-safety multicastdelegate

【解决方案1】：

Delegates 是不可变的。您永远不会更改代表。任何看似改变委托的方法实际上都是在创建一个新实例。

委托是不可变的；一旦创建，委托的调用列表就不会改变。

因此无需担心在调用委托时调用列表可能会更新。

然而，当委托实际上可能是 null 时，您必须防范并且在您的方法中未能做到这一点。

(new MyContext()).Go();

会导致异常。您过去必须通过将值读取到局部变量中来防止这种情况，测试它是否为空，然后调用它。它现在可以更容易地解决为：

public void Go()
{
    _multicastDelegate?.Invoke(this);
}

【讨论】：

谢谢。我已经有一段时间了，我很难把措辞放在一起，但赋值运算符应该是我的“重要提示”。 --- 再次感谢您的回答让我们更加清楚。
噢……是的。空异常。再次感谢。

【解决方案2】：

MSDN 文档使用的线程安全的定义是指正确同步的代码。它通常不会说明它同步的内容，但它可以是静态成员的类对象，实例成员的实例对象，或者它可以是一些内部对象，例如许多集合类型中的SyncRoot。

虽然委托是不可变的，但您仍然必须正确同步。 .NET 和 C# 与 Java 不同，不保证安全发布，因此如果不保证同步，则可以在其他线程中观察部分初始化的对象¹。

为了让你的代码线程安全，你只需要在从委托字段读取时使用_lock，但你可以在锁外调用Invoke，让委托负责保持自己的线程安全。

public class MyContext
{
    private readonly object _lock = new object();
    public delegate bool MyDelegate(MyContext context);
    private MyDelegate _delegate;

    public MyContext()
    {
    }

    public void AddDelegate(MyDelegate del)
    {
        lock (_lock)
        {
            _delegate += del;
        }
    }

    public void RemoveDelegate(MyDelegate del)
    {
        lock (_lock)
        {
            // You had a bug here, +=
            _delegate -= del;
        }
    }

    public void Go()
    {
        MyDelegate currentDelegate;
        lock (_lock)
        {
            currentDelegate = _delegate;
        }
        currentDelegate?.Invoke(this);
    }
}

Microsoft 的 .NET Framework 实现总是进行 volatile 写入（或者他们这么说），这隐含地为您提供了安全的发布，但我个人并不依赖于此。

【讨论】：