好久不見，馬甲哥封閉居家半個月，記錄之前遇到的一件小事。
标題不準确，實際上ConcurrentDictionary<TKey,TValue>絕大部分api都是線程安全且原子性的[1]，
唯二的例外是接收工廠函數的api：
AddOrUpdate
、
GetOrAdd
，這兩個api不是原子性的，需要引起重視。
All these operations are atomic and are thread-safe with regards to all other operations on the ConcurrentDictionary<TKey,TValue> class. The only exceptions are the methods that accept a delegate, that is, AddOrUpdate and GetOrAdd.
之前有個同僚就因為這個case背了一個P。
AddOrUpdate(TKey, TValue, Func<TKey,TValue,TValue> valueFactory);
GetOrAdd(TKey key, Func<TKey, TValue> valueFactory);（注意，包括其他接收工廠委托的重載函數）
整個過程中涉及與字典直接互動的都用到精細鎖，valueFactory工廠函數在鎖定區外面被執行，是以，這些代碼不受原子性限制。
Q1: valueFactory工廠函數不在鎖定範圍，為什麼不在鎖範圍？
A: 還不是因為微軟不相信你能寫出健壯的業務代碼，未知的業務代碼可能造成死鎖。
However, delegates for these methods are called outside the locks to avoid the problems that can arise from executing unknown code under a lock. Therefore, the code executed by these delegates is not subject to the atomicity of the operation.
Q2：帶來的效果？
- • valueFactory工廠函數可能會多次執行
- • 雖然會多次執行， 但插入的值固定是一個，插入的值取決于哪個線程率先插入字典。
Q3: 怎麼做到的随機穩定輸出一列值？
A：源代碼做了double check[2]了，後續線程通過工廠類建立值後，會再次檢查字典，發現已有值，會丢棄自己建立的值。
示例代碼：
using System.Collections.Concurrent;
public class Program
{
private static int _runCount = 0;
private static readonly ConcurrentDictionary<string, string> _dictionary
= new ConcurrentDictionary<string, string>;
public static void Main(string[] args)
{
var task1 = Task.Run( => PrintValue("The first value"));
var task2 = Task.Run( => PrintValue("The second value"));
var task3 = Task.Run( => PrintValue("The three value"));
var task4 = Task.Run( => PrintValue("The four value"));
Task.WaitAll(task1, task2, task4,task4);
PrintValue("The five value");
Console.WriteLine($"Run count: {_runCount}");
}
public static void PrintValue(string valueToPrint)
{
var valueFound = _dictionary.GetOrAdd("key",
x =>
{
Interlocked.Increment(ref _runCount);
Thread.Sleep(100);
return valueToPrint;
});
Console.WriteLine(valueFound);
}
} 上面4個線程并發插入字典，每次随機輸出，
_runCount=4
顯示工廠類執行4次。
Q4：如果工廠産值的代價很大，不允許多次建立，如何實作？
筆者的同僚之前就遇到這樣的問題，高并發請求頻繁建立redis連接配接，直接打挂了機器。
A: 有一個trick能解決這個問題: valueFactory工廠函數傳回Lazy容器
using System.Collections.Concurrent;
public class Program
{
private static int _runCount2 = 0;
private static readonly ConcurrentDictionary<string, Lazy<string>> _lazyDictionary
= new ConcurrentDictionary<string, Lazy<string>>;
public static void Main(string[] args)
{
task1 = Task.Run( => PrintValueLazy("The first value"));
task2 = Task.Run( => PrintValueLazy("The second value"));
task3 = Task.Run( => PrintValueLazy("The three value"));
task4 = Task.Run( => PrintValueLazy("The four value"));
Task.WaitAll(task1, task2, task4, task4);
PrintValue("The five value");
Console.WriteLine($"Run count: {_runCount2}");
}
public static void PrintValueLazy(string valueToPrint)
{
var valueFound = _lazyDictionary.GetOrAdd("key",
x => new Lazy<string>(
=>
{
Interlocked.Increment(ref _runCount2);
Thread.Sleep(100);
return valueToPrint;
}));
Console.WriteLine(valueFound.Value);
}
} 
上面示例，依舊會随機穩定輸出，但是
_runOut=1
表明産值動作隻執行了一次、
valueFactory工廠函數傳回Lazy
① 工廠函數依舊沒進入鎖定過程，會多次執行;
② 與最上面的例子類似，隻會插入一個Lazy容器(後續線程依舊做double check發現字典key已經有Lazy容器了,會放棄插入)；
③ 線程執行Lazy
④ 多個線程嘗試執行Lazy
ExecutionAndPublication：
不僅以線程安全的方式執行, 而且確定隻會執行一次構造函數。
public Lazy(Func<T> valueFactory)
:this(valueFactory, LazyThreadSafetyMode.ExecutionAndPublication, useDefaultConstructor: false)
{
} | 控制構造函數執行的枚舉值 | 描述 |
| ExecutionAndPublication[3] | 能確定隻有一個線程能夠以線程安全方式執行構造函數 |
| None | 線程不安全 |
| Publication | 并發線程都會執行初始化函數，以先完成初始化的值為準 |
IHttpClientFactory
- • https://andrewlock.net/making-getoradd-on-concurrentdictionary-thread-safe-using-lazy/
總結
為解決ConcurrentDictionary GetOrAdd(key, valueFactory) 工廠函數在并發場景下被多次執行的問題:
① valueFactory工廠函數産生Lazy容器；
② 将Lazy容器的值初始化姿勢設定為
ExecutionAndPublication
(線程安全且執行一次)。
兩姿勢缺一不可。
本人會不時修正了解、更正錯誤，請适時移步左下角永久更新位址；也請看客大膽斧正。
引用連結
[1]
ConcurrentDictionary<TKey,TValue>絕大部分api都是線程安全的:https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.collections.concurrent.concurrentdictionary-2?view=net-6.0
[2]
double check:https://github.com/dotnet/runtime/blob/main/src/libraries/System.Collections.Concurrent/src/System/Collections/Concurrent/ConcurrentDictionary.cs#L1152
[3]
ExecutionAndPublication:https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.threading.lazythreadsafetymode?view=net-6.0#system-threading-lazythreadsafetymode-executionandpublication
[4]
DefaultHttpCLientFactory源碼:https://github.com/dotnet/runtime/blob/main/src/libraries/Microsoft.Extensions.Http/src/DefaultHttpClientFactory.cs#L118