龚兴众 发表于 2024-1-22 11:36:22

C#中Dictionary与ConcurrentDictionary解锁多线程操作安全之道

 
使用C#中的Dictionary与ConcurrentDictionary进行多线程操作

在C#中,Dictionary是一个常见的字典类型,但它不是线程安全的。为了在多线程环境中确保安全的操作,我们可以使用ConcurrentDictionary,这是一个专门设计用于多线程场景的线程安全字典。
1. 使用Dictionary进行非线程安全操作

首先,我们来看一个使用普通的Dictionary的例子。在这个例子中,我们创建一个Dictionary对象,然后通过多个线程同时进行读取和写入操作,以演示潜在的线程安全问题。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static void Main()
    {
      // 创建一个非线程安全的 Dictionary
      Dictionary<int, string> regularDictionary = new Dictionary<int, string>();

      // 启动多个线程对字典进行读取和写入操作
      List<Task> tasks = new List<Task>();

      for (int i = 0; i < 10; i++)
      {
            int key = i;

            tasks.Add(Task.Run(() =>
            {
                // 读取和写入操作
                RegularDictionaryExample(regularDictionary, key);
            }));
      }

      // 等待所有任务完成
      Task.WaitAll(tasks.ToArray());

      Console.WriteLine("Regular Dictionary:");
      PrintDictionary(regularDictionary);

      Console.ReadLine();
    }

    // 非线程安全的字典操作示例
    static void RegularDictionaryExample(Dictionary<int, string> dictionary, int key)
    {
      if (dictionary.ContainsKey(key))
      {
            Console.WriteLine($"Thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}: Key {key} already exists. Value: {dictionary}");
      }
      else
      {
            dictionary = $"Value from Thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}";
            Console.WriteLine($"Thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}: Key {key} added.");
      }
    }

    // 打印字典内容
    static void PrintDictionary<T, U>(Dictionary<T, U> dictionary)
    {
      foreach (var kvp in dictionary)
      {
            Console.WriteLine($"Key: {kvp.Key}, Value: {kvp.Value}");
      }
    }
}2. 使用ConcurrentDictionary进行线程安全操作

接下来,我们使用ConcurrentDictionary来解决线程安全问题。ConcurrentDictionary提供了内置的线程安全机制,避免了多线程同时访问时的问题。
using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static void Main()
    {
      // 创建一个线程安全的 ConcurrentDictionary
      ConcurrentDictionary<int, string> concurrentDictionary = new ConcurrentDictionary<int, string>();

      // 启动多个线程对字典进行读取和写入操作
      List<Task> tasks = new List<Task>();

      for (int i = 0; i < 10; i++)
      {
            int key = i;

            tasks.Add(Task.Run(() =>
            {
                // 读取和写入操作
                ConcurrentDictionaryExample(concurrentDictionary, key);
            }));
      }

      // 等待所有任务完成
      Task.WaitAll(tasks.ToArray());

      Console.WriteLine("\nConcurrent Dictionary:");
      PrintDictionary(concurrentDictionary);

      Console.ReadLine();
    }

    // 线程安全的字典操作示例
    static void ConcurrentDictionaryExample(ConcurrentDictionary<int, string> dictionary, int key)
    {
      string value = dictionary.GetOrAdd(key, k => $"Value from Thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
      Console.WriteLine($"Thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}: Key {key} {((value == null) ? "added" : "already exists")}. Value: {value}");
    }

    // 打印字典内容
    static void PrintDictionary<T, U>(ConcurrentDictionary<T, U> dictionary)
    {
      foreach (var kvp in dictionary)
      {
            Console.WriteLine($"Key: {kvp.Key}, Value: {kvp.Value}");
      }
    }
}

[*]Dictionary问题: 普通的Dictionary在多线程环境中可能导致数据不一致或异常,因为它不提供线程安全性。
[*]ConcurrentDictionary解决方案: ConcurrentDictionary是专为多线程设计的,通过提供内置的线程安全机制,确保在多线程环境中对字典进行安全的读取和写入操作。
[*]GetOrAdd方法: ConcurrentDictionary的GetOrAdd方法是线程安全的读取和写入的原子操作,可以安全地在多线程环境中使用。
通过选择适当的字典类型,可以确保在多线程应用程序中有效地管理数据,避免潜在的线程安全问题。



来源:https://www.cnblogs.com/hanbing81868164/p/17979223
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