List<T>属性的线程安全访问

Question

我在想这个语句是否会导致同步问题：

List<Character> characters = World.CharacterManager.Characters;

'Characters'是一个类

'CharacterManager.Characters'的结构可能是这样的:

public List<Character> Characters
{
    get
    {
        lock (this.objLock) { return this.characters; }
    }
}

这会导致同步问题吗？

我想使用引用的List迭代查找我要查找的字符。

- TheAJ

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我们需要更多的上下文，你是否需要进行锁定？您是否使用多个线程？您现在使用的那个锁并没有实现任何功能。 - Gary

我认为可以安全地假设多线程，因为他不会在单线程环境中询问同步问题... - Phil

谢谢Phil。是的，我可以确认这种情况是针对多线程应用程序的。 - TheAJ

这个“线程安全”的东西是什么？如果您不定义实际执行的操作以及期望它如何行为，那么我们就无法确定它是否能够满足您的期望。 - Servy

@Servy，请仔细看我的问题，我已经解释了我使用它的原因...此外，这个问题早就被回答了。 - TheAJ

Answer 1

问题在于你正在get期间进行锁定，但一旦每个线程都拥有对集合的引用，它们可以同时对其进行操作。由于List<T>的成员不是线程安全的，因此在迭代、添加、删除等操作集合时会遇到随机错误和异常。

你可能需要返回一个线程安全的集合。没有100%兼容的线程安全版本，因此你需要查看System.Collections.Concurrent并找到一个可用的版本。

- user1228

Answer 2

那种锁是无用的。你需要使用像Will建议的线程安全集合，或者如果你不需要写入访问，可以仅公开只读版本的列表，如下所示：

public ReadOnlyCollection<Character> Characters {
  get {
    lock (locker) { return this.characters.AsReadOnly(); }
  }
}

这些集合是不可修改的，如果您的Character类型是不可变的，则不会有任何同步问题。如果Character是可变的，则再次出现问题，但即使使用线程安全的集合也会出现这个问题。希望您知道这一点。您还可以公开返回IList<Character>的属性，但通常我认为告诉调用者对象是只读的更好。

如果您需要写访问权限，您也可以通过提供适当的方法在CharacterManager范围内进行同步来实现。Jesse编写了一个很好的示例。

编辑：ICollection<T>上没有SyncRoot。

- Andreas

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请注意，List<T> 仅显式实现了 SyncRoot，因此必须将其强制转换为 ICollection 才能访问。 (参考：https://dev59.com/j2855IYBdhLWcg3w75Eu#4067371) - Jesse C. Slicer

谢谢！我还搜索并发现他们很久以前就已经弃用了这种模式。我已经编辑了答案。 - Andreas

谢谢，如果我调用类似这样的东西：World.CharacterManager.Characters.Count，它仍然是一个无用的锁吗？ - TheAJ

你所声明的锁：是的！编译器甚至可能会将该锁移除，因为在将返回语句移到外部后它变为空。但是，在返回AsReadOnly()方法的结果的情况下，锁是有意义的，因为该方法中可能会发生复杂的操作。 - Andreas

Answer 3

调用代码是否实际需要能够添加和删除列表中的内容？如果是，那就不被视为最佳实践。这里提供一种（可能的）实现方式，而无需该要求，而是将Character项的添加和删除放入CharacterManager类本身：

internal sealed class CharacterManager
{
    private readonly IList<Character> characters = new List<Character>();

    public ReadOnlyCollection<Character> Characters
    {
        get
        {
            lock (this.characters)
            {
                return this.characters.AsReadOnly();
            }
        }
    }

    public void Add(Character character)
    {
        lock (this.characters)
        {
            this.characters.Add(character);
        }
    }

    public void Remove(Character character)
    {
        lock (this.characters)
        {
            this.characters.Remove(character);
        }
    }
}

- Jesse C. Slicer

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你比我快了几秒钟，打败了我 :-) - Andreas

你提到基础“Character”类的可变性问题，因此可以获得+1分。 - Jesse C. Slicer

Answer 4

如果您只想让调用者枚举列表，则您的属性应该具有类型IEnumerable。如果是这种情况，那么我还会复制该列表并返回副本。如果在枚举列表时更改了列表，则它将变为无效并引发异常。权衡是调用者可能没有最新版本的列表。我倾向于将其转换为名为GetCharactersAsOfNow()的方法，而不是属性，以帮助显示每次调用时调用者需要获取更新的列表。

但是，如果您计划允许调用者修改列表，则必须注意列表不是线程安全的，并要求调用者执行线程同步。鉴于调用者现在有这个责任，因此您不再需要在属性getter中使用锁定。

- Charles Lambert