несколько потоков, добавляющих элементы в один список. почему в списке всегда меньше элементов, чем ожидалось?

Question

Следующий код объясняет мой вопрос. Я знаю, что список не является потокобезопасным. Но какова основная «настоящая» причина этого?

class Program 
{ 
    static void Main(string[] args) 
    { 
     List<string> strCol = new List<string>(); 

     for (int i = 0; i < 10; i++) 
     { 
      int id = i; 
      Task.Factory.StartNew(() => 
      { 
       AddElements(strCol); 
      }).ContinueWith((t) => { WriteCount(strCol, id.ToString()); }); 
     } 

     Console.ReadLine(); 
    } 

    private static void WriteCount(List<string> strCol, string id) 
    { 
     Console.WriteLine(string.Format("Task {0} is done. Count: {1}. Thread ID: {2}", id, strCol.Count, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId)); 
    } 

    private static void AddElements(List<string> strCol) 
    { 
     for (int i = 0; i < 20000; i++) 
     { 
      strCol.Add(i.ToString()); 
     } 
    } 
} 

Answer 1

Я пропущу очевидный ответ «Список не является потокобезопасным» - это вы уже знаете.

Элементы списка хранятся во внутреннем массиве. При добавлении элемента в список есть как минимум два этапа (с логической точки зрения). Во-первых, List получает индекс, указывающий, куда положить новый элемент. Он помещает новый элемент в массив, используя этот индекс. Затем он увеличивает индекс, и это второй этап. Если во втором (или третьем, четвертом, ...) потоке происходит добавление нового элемента одновременно, может быть, будут добавлены два (3, 4, ...) новые элементы, помещенные в одно и то же расположение массива до индекса увеличивается на первый поток. Элементы перезаписываются и теряются.

Внутренние операции добавления нового элемента и индекса инкремента должны всегда выполняться за один раз, чтобы список был потокобезопасным. Это то, что называется критической секцией. Это может быть достигнуто замками.

Надеюсь, это объяснит немного.

Answer 2

Это потому, что List<T> не является потокобезопасным.

Для этого вам следует использовать поточную безопасную коллекцию, такую ​​как одна из коллекций в System.Collections.Concurrent. В противном случае вам нужно будет синхронизировать весь доступ к List<T> (т. Е. Поместить каждый вызов Add в блокировку), что приведет к победе в цели вызова этого с использованием нескольких потоков полностью, поскольку вы не выполняете какую-либо другую работу в этой ситуации ,