ThreadPool.QueueUserWorkItem 的意外行为

Question

请检查下面的代码示例：

public class Sample
{
    public int counter { get; set; }
    public string ID;
    public void RunCount()
    {
        for (int i = 0; i < counter; i++)
        {
            Thread.Sleep(1000);

            Console.WriteLine(this.ID + " : " + i.ToString());
        }
    }
}

class Test
{
    static void Main()
    {
        Sample[] arrSample = new Sample[4];

        for (int i = 0; i < arrSample.Length; i++)
        {
            arrSample[i] = new Sample();
            arrSample[i].ID = "Sample-" + i.ToString();
            arrSample[i].counter = 10;
        }

        foreach (Sample s in arrSample)
        {
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(callback => s.RunCount());
        }

        Console.ReadKey();
    }

}

此示例的预期输出应该类似于：

Sample-0 : 0 
Sample-1 : 0 
Sample-2 : 0 
Sample-3 : 0 
Sample-0 : 1 
Sample-1 : 1 
Sample-2 : 1 
Sample-3 : 1
.
. 
.

但是，当您运行此代码时，它会显示类似这样的内容：

Sample-3 : 0 
Sample-3 : 0 
Sample-3 : 0 
Sample-3 : 1 
Sample-3 : 1 
Sample-3 : 0 
Sample-3 : 2 
Sample-3 : 2
Sample-3 : 1 
Sample-3 : 1
.
. 
.

我可以理解线程执行的顺序可能不同，因此计数并没有以循环方式增加。但是，我无法理解为什么所有 ID 都显示为 Sample-3，而执行显然是彼此独立的。

不同的对象不是被不同的线程使用吗？

Answer 1

这是旧的改进的闭包问题。您可能需要查看：线程池 - 可能的线程执行顺序问题 对于类似的问题，以及 Eric Lippert 的博客文章 关闭被认为有害的循环变量以了解该问题。

本质上，您获得的 lambda 表达式捕获的是声明 lambda 时的变量 s，而不是变量的值 。因此，对变量值所做的后续更改对于委托来说是可见的。将运行 RunCount 方法的 Sample 实例将取决于变量 s 引用的实例（其值）在委托实际执行时。

此外，由于委托（编译器实际上重用相同的委托实例）是异步执行的，因此不能保证每次执行时这些值是什么。您当前看到的是，foreach 循环在任何委托调用之前在主线程上完成（这是预料之中的 - 在主线程上安排任务需要时间）线程池）。因此，所有工作项最终都会看到循环变量的“最终”值。但这并不能以任何方式保证；尝试在循环内插入一个合理的持续时间Thread.Sleep，您将看到不同的输出。

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通常的解决方法是：

1. 在循环体内引入另一个变量。
2. 将该变量分配给循环变量的当前值。

3. 捕获“复制”变量而不是 lambda 内的循环变量。

   foreach（arrSample 中的示例）
   {
       样本 sCopy = s;
       ThreadPool.QueueUserWorkItem(callback => sCopy.RunCount());
   }
   

现在，每个工作项“拥有”循环变量的特定值。

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在这种情况下，另一个选择是通过不捕获任何内容来完全避免该问题：

ThreadPool.QueueUserWorkItem(obj => ((Sample)obj).RunCount(), s);