局部变量是否线程安全？

Question

我有一个类，就像下面这样：

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var outputWindow = new OutputWindow();

            var threads = new List<Thread>();

            Action action = () => outputWindow.Display(20);

            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                var thread = new Thread(() => action()) {Name = "Thread " + i};
                threads.Add(thread);
            }

            foreach (var thread in threads)
            {
                thread.Start();
            }
        }
    }

    public class OutputWindow
    {
        public void Display(int x)
        {
            for (int i = 0; i < x; i++)
            {
                Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + " Outputcounter: " + i);
            }
        }
    }

问题是-这是否是线程安全的，是否会导致显示方法内部的局部变量i出现竞态条件？所有线程是否按预期增加变量“i”的值（即增加该值而不侵入其他线程的i值）

如果这是线程安全的，那么可以安全地假设在方法中声明的任何局部变量都是线程安全的，需要同步的是共享变量。

谢谢， -麦克

- Mike

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你有一个本地变量（不是参数）action（它在lambda中捕获了另一个本地变量）。然后，你启动了几个线程，为每个线程提供一个新的lambda，该lambda捕获相同的action本地变量。那个action变量实际上被转换为一个字段。显然，它并不是那么“本地”。因此，这些本地变量不是线程安全的。当你在代码中询问变量i时，它确实是本地的。它在方法内部声明，没有被任何lambda捕获，也没有通过ref或out传递，它是一个不可变类型。因此，它显然不会出现问题。 - Jeppe Stig Nielsen

抱歉，我刚才讲的是Display方法中的i。Main方法中的i被lambda捕获了，这显然是有问题的。 i被转换成一个字段，它只会在一个实例中出现。你可能想要这样做：for（int i = 0; i <10; i ++）{ int copyOfI = i; var thread = new Thread（（）=> action（））{Name =“Thread”+ copyOfI}; threads.Add（thread）; }。这也在Henk的答案中提到过。这样一来，copyOfI将成为生成类上的一个实例字段，并且将有十个该类的实例。 - Jeppe Stig Nielsen

我之前的评论可能是错误的。我认为可以这样说：new Thread(() => action()) /* 匿名 lambda 在此处停止 */ {Name = "Thread " + i /* 不会捕获 */ };。 - Jeppe Stig Nielsen

Answer 1

每次方法调用都会有一组独立的局部变量。然而，这些变量可能引用其他方法也使用的对象。例如：

public void AppendSomething(StringBuilder builder)
{
    builder.Append("Something");
}

这里，builder 仍然是一个局部变量（参数是局部变量），每次调用 AppendSomething 都会有独立的一个变量 - 但你可以使用同一个 StringBuilder 引用从多个线程调用该方法，所以该方法是非线程安全的。（因为 StringBuilder 不是线程安全的。）

- Jon Skeet

Answer 2

只要你的数据是本地的，那么它就是线程安全的。如果它引用了该方法之外的数据，则不是线程安全的。

在你的例子中，i不会受到多个线程的影响（因为你创建了变量，设置了本地值并且只是增加了该值）。

如果i引用了方法之外的一些东西（例如文件），那么它就不是线程安全的，因为你可能会在不同的线程上引用同一个文件。

- Kenneth

Answer 3

只要您不将局部变量传递给其他线程，它们在方法内部是线程安全的。如果您这样做了，则取决于情况。

例如，在您的代码中，创建的所有线程都共享访问outputWindow和threads。如果这些对象不是线程安全的，并且您从多个线程调用它们，则可能会遇到问题。例如，如果每个线程在完成时都尝试从threads中删除自身，则会出现问题，因为List<>对于读/写不是线程安全的。

您的所有线程都使用同一个OutputWindow实例。如果对Display的调用改变了对象的状态，则需要确保该变化是线程安全的，否则就会出现竞态条件。

- Sean