根據 .NET 官方文檔的定義：ConcurrentDictionary<TKey,TValue>?Class?表示可由多個線程同時訪問的線程安全的鍵/值對集合。這也是我們在并發任務中比較常用的一個類型，但它真的是絕對線程安全的嗎？

仔細閱讀官方文檔，我們會發現在文檔的底部線程安全性小節里這樣描述：

ConcurrentDictionary<TKey,TValue>?的所有公共和受保護的成員都是線程安全的，可從多個線程并發使用。但是，通過一個由?ConcurrentDictionary<TKey,TValue>?實現的接口的成員（包括擴展方法）訪問時，不保證其線程安全性，并且可能需要由調用方進行同步。

也就是說，調用 ConcurrentDictionary 本身的方法和屬性可以保證都是線程安全的。但是由于 ConcurrentDictionary 實現了一些接口（例如 ICollection、IEnumerable 和 IDictionary 等），使用這些接口的成員（或者這些接口的擴展方法）不能保證其線程安全性。System.Linq.Enumerable.ToList?方法就是其中的一個例子，該方法是?IEnumerable?的一個擴展方法，在 ConcurrentDictionary 實例上使用該方法，當它被其它線程改變時可能拋出?System.ArgumentException?異常。下面是一個簡單的示例：

static void Main(string[] args) {var cd = new ConcurrentDictionary<int, int>();Task.Run(() =>{var random = new Random();while (true){var value = random.Next(10000);cd.AddOrUpdate(value, value, (key, oldValue) => value);}});while (true){cd.ToList(); //調用 System.Linq.Enumerable.ToList，拋出 System.ArgumentException 異常} }

System.Linq.Enumerable.ToList?擴展方法：

發生異常是因為擴展方法?ToList?中調用了?List?的構造函數，該構造函數接收一個?IEnumerable<T>?類型的參數，且該構造函數中有一個對?ICollection<T>?的優化（由 ConcurrentDictionary 實現的）。

System.Collections.Generic.List<T>?構造函數：

在?List?的構造函數中，首先通過調用?Count?獲取字典的大小，然后以該大小初始化數組，最后調用?CopyTo?將所有?KeyValuePair?項從字典復制到該數組。因為字典是可以由多個線程改變的，在調用?Count?后且調用?CopyTo?前，字典的大小可以增加或者減少。當?ConcurrentDictionary?試圖訪問數組超出其邊界時，將引發?ArgumentException?異常。

ConcurrentDictionary<TKey,TValue> 中實現的 ICollection.CopyTo 方法：

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如果您只需要一個包含字典所有項的單獨集合，可以通過調用?ConcurrentDictionary.ToArray?方法來避免此異常。它完成類似的操作，但是操作之前先獲取了字典的所有內部鎖，保證了線程安全性。

注意，不要將此方法與?System.Linq.Enumerable.ToArray?擴展方法混淆，調用?Enumerable.ToArray?像?Enumerable.ToList?一樣，可能引發?System.ArgumentException?異常。

看下面的代碼中：

static void Main(string[] args) {var cd = new ConcurrentDictionary<int, int>();Task.Run(() =>{var random = new Random();while (true){var value = random.Next(10000);cd.AddOrUpdate(value, value, (key, oldValue) => value);}});while (true){cd.ToArray(); //ConcurrentDictionary.ToArray, OK.} }

此時調用?ConcurrentDictionary.ToArray，而不是調用?Enumerable.ToArray，因為后者是一個擴展方法，前者重載解析的優先級高于后者。所以這段代碼不會拋出異常。

但是，如果通過字典實現的接口（繼承自 IEnumerable）使用字典，將會調用?Enumerable.ToArray?方法并拋出異常。例如，下面的代碼顯式地將?ConcurrentDictionary?實例分配給一個?IDictionary?變量：

static void Main(string[] args) {System.Collections.Generic.IDictionary<int, int> cd = new ConcurrentDictionary<int, int>();Task.Run(() =>{var random = new Random();while (true){var value = random.Next(10000);cd[value] = value;}});while (true){cd.ToArray(); //調用 System.Linq.Enumerable.ToArray，拋出 System.ArgumentException 異常} }

此時調用?Enumerable.ToArray，就像調用?Enumerable.ToList?時一樣，引發了?System.ArgumentException?異常。

總結

正如官方文檔上所說的那樣，ConcurrentDictionary 的所有公共和受保護的成員都是線程安全的，可從多個線程并發調用。但是，通過一個由 ConcurrentDictionary 實現的接口的成員（包括擴展方法）訪問時，并不是線程安全的，此時要特別注意。

如果需要一個包含字典所有項的單獨集合，可以通過調用?ConcurrentDictionary.ToArray?方法得到，千萬不能使用擴展方法?ToList，因為它不是線程安全的。

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參考：

http://blog.i3arnon.com/2018/01/16/concurrent-dictionary-tolist/? ConcurrentDictionary Is Not Always Thread-Safe?

https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.collections.concurrent.concurrentdictionary-2? ConcurrentDictionary<TKey,TValue> Class

作者 ：技術譯民
出品 ：技術譯站（https://ITTranslator.cn/）

END

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C# 中 ConcurrentDictionary 一定线程安全吗？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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