此线程使用此 ConcurrentDictionary 和 AddOrUpdate 方法是否安全？

Question

我对 C# 中的并发字典有疑问。

在另一个问题中，有人问我如何拥有一个以哈希集作为值的并发字典，但使用哈希集并不是一个好主意，最好使用并发字典作为值。所以我得到的解决方案是：

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，但我认为并发字典是这样工作的：

线程A：尝试为键1插入元素1。键1不存在，所以它尝试插入键1和并发字典ConcurrentDictionary<int, byte>(new[] {new KeyValuePair<int, byte>(1, 0)。

线程B：尝试将item 2插入到key 1的字典中。线程A还在添加新的key/value，线程B认为key 1不存在，所以尝试添加值 ConcurrentDictionary<int, byte>(new[] {new KeyValuePair<int, byte>(2, 0) 到键 1.

线程 A 成功插入 key/value 对。

线程 B 试图完成，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 key/value。

所以发生了什么？线程 B 的工作被丢弃，所以我在并发字典中只有一项用于键 1？或者线程 B 进入 updateValueFactory 并将项目 2 添加到字典中？

Answer 1

AddOrUpdate专为处理您描述的场景而设计；如果它不能优雅地处理它，它就没有用了。

当线程 B 尝试添加其计算值时，它将失败，因为该键已经存在。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，它将更新线程 A 产生的值。这是 乐观并发 的一种形式：算法假定它会成功，因此它会针对该结果进行优化，但它有一个回退计划以防失败。

但是请注意，此方法的乐观并发性质意味着您的 addValueFactory 和 updateValueFactory 可能会两者被调用；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。在竞速更新的情况下，updateValueFactory 可能会在更新最终成功之前调用多次。

Answer 2

您使用 ConcurrentDictionary class 的方式很脆弱。 AddOrUpdate 用于用另一个值替换键的值，而不是用于修改现有值，以防值是可变对象。这正是您在 updateValueFactory 委托中所做的：

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

oldValue 是一个 ConcurrentDictionary<int, byte>，并通过调用其 TryAdd 方法进行变异。这个调用不是同步的，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调用多次。来自 documentation:

However, the addValueFactory and updateValueFactory delegates are called outside the locks to avoid the problems that can arise from executing unknown code under a lock. Therefore, AddOrUpdate is not atomic with regards to all other operations on the ConcurrentDictionary<TKey,TValue> class.

现在这种特定用法可能是意外线程安全的，但我个人会避免使用这样的 ConcurrentDictionary。看起来像是一个等待发生的错误。

您可以通过以下方式重写您的代码，使其不易出错，并使其意图更加清晰：

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

此线程使用此 ConcurrentDictionary 和 AddOrUpdate 方法是否安全？

Is this thread safe with this ConcurrentDictionary and AddOrUpdate method?

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