字典“ContainsKey”上的双重检查锁定

Question

我的团队目前正在讨论这个问题。

有问题的代码类似于

if (!myDictionary.ContainsKey(key))
{
    lock (_SyncObject)
    {
        if (!myDictionary.ContainsKey(key))
        {
            myDictionary.Add(key,value);
        }
    }
}

我见过的一些帖子说这可能是一个很大的“不”（当使用 TryGetValue 时）。然而我们团队的成员说这没问题，因为“ContainsKey”不会迭代密钥集合，而是通过 O(1) 的哈希码检查密钥是否包含。因此他们声称这里没有危险。

我想听听您对这个问题的诚实意见。

Answer 1

不要这样做。这不安全。

您可以从一个线程调用 ContainsKey，而另一个线程调用 Add。 Dictionary 根本不支持这一点。如果Add需要重新分配存储桶等，我可以想象您可能得到一些非常奇怪的结果，或者异常。它可能的编写方式使您不会看到任何令人讨厌的效果，但我不想依赖它。

使用双重检查锁定对字段进行简单的读/写是一回事，尽管我仍然反对它 - 调用已被明确描述为不安全的 API 是另一回事用于多个并发调用。

如果您使用的是 .NET 4，ConcurrentDictionary 可能是前进的方向。否则，只需锁定每个访问即可。

Answer 2

如果您处于多线程环境中，您可能更愿意考虑使用 ConcurrentDictionary。几个月前我在博客上介绍了它，您可能会发现这篇文章很有用：http://colinmackay.co.uk/blog/2011/03/24/parallelization-in-net-4-0-the-concurrent-dictionary/

Answer 3

此代码不正确。 Dictionary 类型不支持同时读写操作。即使您的 Add 方法是在锁内调用的，但 ContainsKey 却不是。因此，它很容易违反同时读/写规则，并导致实例损坏

Answer 4

它看起来不是线程安全的，但可能很难让它失败。

迭代与哈希查找参数不成立，例如可能存在哈希冲突。

Answer 5

如果这本字典很少被写入并且经常被读取，那么我经常通过在写入时替换整个字典来采用安全的双重锁定。如果您可以批量写入以降低写入频率，那么这将特别有效。

例如，这是我们使用的方法的简化版本，该方法尝试获取与类型关联的模式对象，如果不能，那么它会继续并为它在同一类型中找到的所有类型创建模式对象。程序集作为指定的类型，以最大限度地减少整个字典的复制次数：

    public static Schema GetSchema(Type type)
    {
        if (_schemaLookup.TryGetValue(type, out Schema schema))
            return schema;

        lock (_syncRoot) {
            if (_schemaLookup.TryGetValue(type, out schema))
                return schema;

            var newLookup = new Dictionary<Type, Schema>(_schemaLookup);

            foreach (var t in type.Assembly.GetTypes()) {
                var newSchema = new Schema(t);
                newLookup.Add(t, newSchema);
            }

            _schemaLookup = newLookup;

            return _schemaLookup[type];
        }
    }

因此，在这种情况下，字典将被重建，最多与需要模式的类型的程序集一样多。在应用程序生命周期的剩余时间内，字典访问将是无锁的。字典副本成为程序集的一次性初始化成本。字典交换是线程安全的，因为指针写入是原子的，因此整个引用会立即切换。

您也可以在其他情况下应用类似的原则。