ConcurrentDictionary.GetOrAdd 真的是线程安全的吗？

Question

我有这段代码，如果该任务是为相同的输入创建的，我想等待正在进行的任务。这是我正在做的事情的最小再现。

private static ConcurrentDictionary<int, Task<int>> _tasks = new ConcurrentDictionary<int, Task<int>>();

private readonly ExternalService _service;


public async Task SampleTask(){
  var result = await _service.DoSomething();
  await Task.Delay(1000) //this task takes some time do finish
  return result;
}

public async Task<int> DoTask(int key) {
   var task = _tasks.GetOrAdd(key, _ => SampleTask());
   var taskResult = await task;
   _tasks.TryRemove(key, out task);
   return taskResult;
}

我正在编写一个测试，以确保当多个请求想要（大致）同时执行任务时等待相同的任务。我通过模拟并计算被调用的_service次数来做到这一点。_service.DoSomething()如果对 where 的调用DoTask(int key)大致在同一时间进行，则应该只进行一次。

然而，结果表明，如果我DoTask(int key)多次调用且调用之间的延迟小于 1~2 毫秒，则两个任务都将创建并执行其实例，SampleTask()其中第二个任务将替换字典中的第一个任务。

考虑到这一点，我们可以说这个方法是真正的线程安全的吗？或者我的问题本身不是线程安全的情况吗？

Answer 1

引用文档（强调我的）：

对于字典的修改和写入操作，ConcurrentDictionary<TKey,TValue>使用细粒度锁定来保证线程安全。（字典上的读取操作以无锁方式执行。）但是，valueFactory委托是在锁之外调用的，以避免在锁下执行未知代码时可能出现的问题。因此，GetOrAdd对于ConcurrentDictionary<TKey,TValue>类上的所有其他操作而言，它不是原子的。

由于键/值可以在valueFactory生成值时由另一个线程插入，因此您不能相信仅仅因为valueFactory执行，其生成的值就会被插入到字典中并返回。如果在不同线程上同时调用，可能会被调用多次，但只会将一个键/值对添加到字典中。GetOrAddvalueFactory

因此，虽然字典是正确的线程安全的，但对valueFactory或_ => SampleTask()在您的情况下的调用不能保证是唯一的。所以你的工厂函数应该能够接受这个事实。

您可以从来源确认这一点：

public TValue GetOrAdd(TKey key, Func<TKey, TValue> valueFactory)
{
    if (key == null) throw new ArgumentNullException("key");
    if (valueFactory == null) throw new ArgumentNullException("valueFactory");

    TValue resultingValue;
    if (TryGetValue(key, out resultingValue))
    {
        return resultingValue;
    }
    TryAddInternal(key, valueFactory(key), false, true, out resultingValue);
    return resultingValue;
}

正如您所看到的，在负责正确锁定字典的valueFactory外部调用。TryAddInternal

但是，由于valueFactory是一个在您的情况 ( _ => SampleTask()) 中返回任务的 lambda 函数，并且字典不会等待该任务本身，因此该函数将快速Task完成，并在遇到第一个任务后返回不完整的任务await（当设置异步状态机时） ）。因此，除非调用非常快地接二连三，否则任务应该很快添加到字典中，并且后续调用将重用相同的任务。

如果您要求这种情况在所有情况下都只发生一次，您应该考虑自己锁定任务创建。由于它会很快完成（无论您的任务实际需要多长时间才能解决），锁定不会造成太大影响。