解决集合的并发问题

Question

我在与我正在开发的多人同步游戏中并发使用共享集合时遇到问题。我做了一些挖掘，并在 Alexey Drobyshevsky 在 codeproject 上的帖子中找到了一个简洁的线程安全 IEnumerator/IList 实现：

http://www.codeproject.com/KB/cs/safe_enumerable.aspx

采用他的实现后，我什至用 for/foreach 循环替换了共享集合上的所有 Linq 查询，因为 Linq 查询是仍然使用下面不安全的 IEnumerable 。

这是我对 SafeList 的实现，列表本身作为 ReadOnlyCollection 暴露给使用类。

http://theburningmonk.com/2010/03/thread-safe -enumeration-in-csharp/

切换到此安全列表后，我看到的问题少得多，但在重负载下（80多个线程，所有线程都在不同点从列表中读取/写入）我仍然看到 InvalidOperationException 被抛出：

元素列表已更改。枚举操作无法继续

我什至尝试在 SafeList 的实现中使用 ReadWriterLockSlim 代替锁定对象，但事实证明也无济于事。到目前为止，我唯一的其他建议是每次线程需要循环遍历列表时克隆该列表。我希望避免每次都克隆列表，因为列表在太多地方使用，这可能会影响性能，并且可能会引入其他难以发现的错误。

考虑到时间限制，我必须务实地对待它，如果克隆是解决这个问题最安全、最快捷的方法，那么我就同意了，但在进行最后一次尝试之前，我只是想知道如果有人遇到类似的事情可以提供一些建议。

非常感谢！

[编辑] 以下是有关我按照要求看到的问题的更多信息：

对于一个“游戏”，最多可以连接 100 个左右的同步客户端，并且游戏需要每隔几秒向每个连接的客户端发送更新消息因此，每隔几秒钟，这个游戏就需要遍历共享的玩家列表。 当玩家加入或离开时，列表需要相应更新以反映变化。 除此之外，玩家可以与游戏互动并与其他玩家聊天，每次从玩家收到消息时，游戏都需要再次遍历相同的列表并进行广播。 当游戏尝试向玩家广播消息（读取操作），同时许多玩家同时离开/加入（写入操作）时，通常会引发异常。

Answer 1

鉴于您对游戏结构的描述，考虑有一个线程是唯一可以直接访问玩家列表的线程。使该列表对该线程有效地私有。

任何其他线程访问列表的方式都是通过向列表管理器线程发送消息。因此该线程有一个等待的消息队列。当队列非空时，它会按照消息的指示仔细检查消息。他们可能会说“添加新玩家”、“删除玩家”或“将该玩家的状态更新为‘不高兴’”。

该线程还可以定期扫描列表以将更新发送到客户端，或者它可以（甚至更好）利用它具有列表中发生的已知更改流的事实，并将这些更改转发到客户端。

基本原理：将数据私有给一个线程，线程之间通过消息队列进行通信。

您的基本数据结构是线程安全的队列类。已经有几十个关于 SO 的例子了。 （并避开任何声称“无锁”且线程安全的内容。这是不值得冒的风险。）

Answer 2

尽管有关重构的其他建议是可行的方法，但“线程安全”类中的一个错误会溢出（可能还有更多）：

IEnumerator<T> IEnumerable<T>.GetEnumerator()
{
    // instead of returning an usafe enumerator,
    // we wrap it into our thread-safe class
    return new SafeEnumerator<T>(_inner.GetEnumerator(), _lock);
}

您之前从 _inner.GetEnumerator 创建枚举器构造函数已运行，因此任何线程都可以自由修改集合，直到您锁定构造函数为止。这是一个很小的时间间隙，但如果有 80 个线程，就会发生这种情况。您需要锁定 return .. 语句以保护枚举器。

编辑：也在其他使用相同模式的地方。