多线程操作集合时怎么保证集合的线程安全性
先看示例代码1
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
namespace CollSecExp
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
List<int> list = new List<int>();
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
list.Add(i);
}
Thread t1 = new Thread(() =>
{
foreach (var item in list)
{
Console.WriteLine("t1.item:{0}", item);
Thread.Sleep(1000);
}
});
t1.Start();
Thread t2 = new Thread(() =>
{
Thread.Sleep(1000);
list.RemoveAt(1);
list.RemoveAt(3);
foreach (var item in list)
{
Console.WriteLine("t2.item:{0}", item);
}
});
t2.Start();
}
}
}
运行示例代码1，会抛出InvalidOperationException异常，提示“集合已修改；可能无法执行枚举操作。”
这是因为，线程2移除index=1，3的元素导致集合被修改，很显然，此时线程1遍历集合肯定会出错，因为它这时遍历得到的结果与实际情况已经不符，就算取出也没有了价值。
针对这种情况，我们可以对集合加锁来保证线程对集合操作的同步。
修改示例代码1，得到示例代码2
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
namespace CollSecExp
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
object sycObj = new object();
List<int> list = new List<int>();
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
list.Add(i);
}
Thread t1 = new Thread(() =>
{
lock (sycObj)
{
foreach (var item in list)
{
Console.WriteLine("t1.item:{0}", item);
Thread.Sleep(1000);
}
}
});
t1.Start();
Thread t2 = new Thread(() =>
{
Thread.Sleep(1000);
lock (sycObj)
{
list.RemoveAt(1);
list.RemoveAt(3);
foreach (var item in list)
{
Console.WriteLine("t2.item:{0}", item);
}
}
});
t2.Start();
}
}
}
示例代码2与示例代码1的区别仅在加锁操作上，变化的地方已经用红色字体标出。
再次运行代码，未报错，得到以下运行结果：
从结果我们可以看出，加锁以后，线程1执行的结果是正常的，正确的输出了list的10个元素。同样，线程2执行结果也是正常的，移除index=1，3的元素后，遍历出剩下的8个元素。不过这里要补充说明一下，移除index=1，3 的元素时，为什么是源集合中的index=1，4的元素被移除？那是因为移除index=1的元素后，index=4的元素在新集合中的index就变成3了，所以会有这样的结果。
另外，在编写测试代码时，还遇到了下面这样一个问题，拿出来分享一下。
将线程2的代码改写成下面的形式。
Thread t2 = new Thread(() =>
{
Thread.Sleep(1000);
lock (sycObj)
{
foreach(var item in list)
{
if (item % 2 == 0)
{
list.Remove(item);
}
}
foreach (var item in list)
{
Console.WriteLine("t2.item:{0}", item);
}
}
});
t2.Start();
运行程序，你会发现，线程1能正常运行，但是在执行线程2时，同样会抛InvalidOperationException异常，提示信息仍为“集合已修改；可能无法执行枚举操作。”
分析代码，发现是在遍历集合并作移除操作的代码部分（已用青色字体标出），对于这点其实不在多线程程序中也是会出错的。很明显这种做法就不对，你既想遍历集合又想动态删除某些符合条件的元素，这是不可能的，哪有这么好的事。
其实，除了加锁，还可以使用System.Collections.Concurrent命名空间中提供的ConcurrentBag<T>来代替List<T>,ConcurrentBag<T>是线程安全的集合类。
代码片段3：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
using System.Collections.Concurrent; //注1
namespace CollSecExp
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ConcurrentBag<int> list = new ConcurrentBag<int>();
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
list.Add(i); //注2
}
Thread t1 = new Thread(() =>
{
foreach (var item in list)
{
Console.WriteLine("t1.item:{0}", item);
Thread.Sleep(1000);
}
});
t1.Start();
Thread t2 = new Thread(() =>
{
Thread.Sleep(1000);
int a;
list.TryTake(out a); //注3
foreach (var item in list)
{
Console.WriteLine("t2.item:{0}", item);
}
});
t2.Start();
}
}
}
示例代码3与示例代码1的区别在于使用ConcurrentBag<int>来代替List<int>保存集合数据。这样一来就算不加锁，也能保证线程操作的同步。
有几点稍微补充说明一下：
[注1]需要引用命名空间System.Collections.Concurrent，才可以使用ConcurrentBag<T>类。
[注2]ConcurrentBag<T>的Add方法与List<T>的Add方法相同。
[注3]ConcurrentBag<T>的移除方法为TryTake，与List<T>的移除方法不相同，这点需要注意。
运行程序，得到结果：
会发现线程1与线程2能正常运行，只是此时线程1，2会并行执行，且遍历集合时会从项值大的到小的顺序进行，关于这点，以后再研究。
就到这里了。