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

龚兴众

 
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。

1. using System;
2. using System.Collections.Generic;
3. using System.Threading;
4. using System.Threading.Tasks;
6. class Program
7. {
8.     static void Main()
9.     {
10.         // 创建一个非线程安全的 Dictionary
11.         Dictionary<int, string> regularDictionary = new Dictionary<int, string>();
13.         // 启动多个线程对字典进行读取和写入操作
14.         List<Task> tasks = new List<Task>();
16.         for (int i = 0; i < 10; i++)
17.         {
18.             int key = i;
20.             tasks.Add(Task.Run(() =>
21.             {
22.                 // 读取和写入操作
23.                 RegularDictionaryExample(regularDictionary, key);
24.             }));
25.         }
27.         // 等待所有任务完成
28.         Task.WaitAll(tasks.ToArray());
30.         Console.WriteLine("Regular Dictionary:");
31.         PrintDictionary(regularDictionary);
33.         Console.ReadLine();
34.     }
36.     // 非线程安全的字典操作示例
37.     static void RegularDictionaryExample(Dictionary<int, string> dictionary, int key)
38.     {
39.         if (dictionary.ContainsKey(key))
40.         {
41.             Console.WriteLine($"Thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}: Key {key} already exists. Value: {dictionary[key]}");
42.         }
43.         else
44.         {
45.             dictionary[key] = $"Value from Thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}";
46.             Console.WriteLine($"Thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}: Key {key} added.");
47.         }
48.     }
50.     // 打印字典内容
51.     static void PrintDictionary<T, U>(Dictionary<T, U> dictionary)
52.     {
53.         foreach (var kvp in dictionary)
54.         {
55.             Console.WriteLine($"Key: {kvp.Key}, Value: {kvp.Value}");
56.         }
57.     }
58. }

复制代码

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。

1. using System;
2. using System.Collections.Concurrent;
3. using System.Threading;
4. using System.Threading.Tasks;
6. class Program
7. {
8.     static void Main()
9.     {
10.         // 创建一个线程安全的 ConcurrentDictionary
11.         ConcurrentDictionary<int, string> concurrentDictionary = new ConcurrentDictionary<int, string>();
13.         // 启动多个线程对字典进行读取和写入操作
14.         List<Task> tasks = new List<Task>();
16.         for (int i = 0; i < 10; i++)
17.         {
18.             int key = i;
20.             tasks.Add(Task.Run(() =>
21.             {
22.                 // 读取和写入操作
23.                 ConcurrentDictionaryExample(concurrentDictionary, key);
24.             }));
25.         }
27.         // 等待所有任务完成
28.         Task.WaitAll(tasks.ToArray());
30.         Console.WriteLine("\nConcurrent Dictionary:");
31.         PrintDictionary(concurrentDictionary);
33.         Console.ReadLine();
34.     }
36.     // 线程安全的字典操作示例
37.     static void ConcurrentDictionaryExample(ConcurrentDictionary<int, string> dictionary, int key)
38.     {
39.         string value = dictionary.GetOrAdd(key, k => $"Value from Thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
40.         Console.WriteLine($"Thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}: Key {key} {((value == null) ? "added" : "already exists")}. Value: {value}");
41.     }
43.     // 打印字典内容
44.     static void PrintDictionary<T, U>(ConcurrentDictionary<T, U> dictionary)
45.     {
46.         foreach (var kvp in dictionary)
47.         {
48.             Console.WriteLine($"Key: {kvp.Key}, Value: {kvp.Value}");
49.         }
50.     }
51. }

复制代码

• 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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