使用 Console 和 PLinq 的明显死锁

Apparent deadlock using Console and PLinq

以下代码运行没有问题:

// This code outputs:
// 3
// 2
// 1
//
// foo
// DotNetFiddle: https://dotnetfiddle.net/wDRD9L
public class Program
{   
    public static void Main() 
    {
        Console.WriteLine("foo");
    }

    static Program() 
    {       
        var sb = new System.Text.StringBuilder();
        var list = new List<int>() { 1,2,3 };
        list.AsParallel().WithDegreeOfParallelism(4).ForAll(item => { sb.AppendLine(item.ToString()); });
        Console.WriteLine(sb.ToString());
    }
}

一旦我将 sb.AppendLine 替换为对 Console.WriteLine 的调用,代码就会挂起,就像某处出现死锁一样。

// This code hangs.
// DotNetFiddle: https://dotnetfiddle.net/pbhNR2
public class Program
{   
    public static void Main() 
    {
        Console.WriteLine("foo");
    }

    static Program() 
    {       
        var list = new List<int>() { 1,2,3 };
        list.AsParallel().WithDegreeOfParallelism(4).ForAll(item => { Console.WriteLine(item.ToString()); });
    }
}

起初我怀疑 Console.WriteLine 不是线程安全的,但根据文档,它是线程安全的。

对此行为的解释是什么?

简短版本:永远不要在构造函数中阻塞,尤其是在 static 构造函数中。

在您的示例中,差异与您使用的匿名方法有关。在第一种情况下,您捕获了一个局部变量,它导致匿名方法被编译成它自己的 class。但在第二种情况下,没有变量捕获,因此 static 方法就足够了。除了静态方法被放入Program class。仍在初始化中。

因此,对匿名方法的调用被 class 的初始化阻止(您不能从执行静态构造函数的线程以外的线程执行 class 直到 class 完成初始化),并且 class 的初始化被匿名方法的执行阻塞( ForAll() 方法不会 return 直到所有这些方法都已执行)。

死锁。


鉴于该示例(正如预期的那样)是您实际操作的简化版本,因此很难知道什么是好的变通方法。但最重要的是,您不应该在静态构造函数中进行 long-运行 计算。如果它是一个足够慢的算法以证明使用 ForAll() 是合理的,那么它就足够慢以至于它实际上不应该首先成为 class 初始化的一部分。

在解决该问题的众多可能选项中,您可能会选择 Lazy<T> class,这样可以轻松地将某些初始化推迟到实际需要时进行。

例如,假设您的并行代码不只是写出列表的元素,而是以某种方式实际处理它们。 IE。它是列表实际初始化的一部分。然后,您可以根据需要将初始化包装在由 Lazy<T> 执行的工厂方法中,而不是在静态构造函数中:

public class Program
{   
    public static void Main() 
    {
        Console.WriteLine("foo");
    }

    private static readonly Lazy<List<int>> _list = new Lazy<List<int>>(() => InitList());

    private static List<int> InitList()
    {
        var list = new List<int>() { 1,2,3 };
        list.AsParallel().WithDegreeOfParallelism(4).ForAll(item => { Console.WriteLine(item.ToString()); });

        return list;
    }
}

然后初始化代码根本不会执行,直到某些代码需要访问列表,它可以通过 _list.Value.


这是非常微妙的不同,我觉得它需要一个新的答案(即匿名方法的使用改变了行为),但在 Stack Overflow 上至少有两个其他非常密切相关的问题和答案:
Plinq statement gets deadlocked inside static constructor
Task.Run in Static Initializer


顺便说一句:我最近了解到,使用新的 Roslyn 编译器,他们改变了在这种情况下实现匿名方法的方式,甚至那些可能是静态方法的方法都在单独的 class 中创建了实例方法(如果我记得的话正确)。我不知道这是否是为了减少这种错误的流行,但它肯定会改变行为(并且会消除匿名方法作为死锁的来源......当然,人们总是可以重现问题调用显式声明的静态命名方法)。