Идентификатор foreach и замыкания

Question

В двух следующих фрагментах безопасен первый или необходимо выполнить второй?

Под безопасностью я имею в виду, гарантированно ли каждый поток вызывает метод Foo из той же итерации цикла, в которой поток был создан?

Или вы должны копировать ссылку на новую «локальную» переменную на каждой итерации цикла?

var threads = new List<Thread>();
foreach (Foo f in ListOfFoo)
{      
    Thread thread = new Thread(() => f.DoSomething());
    threads.Add(thread);
    thread.Start();
}

-

var threads = new List<Thread>();
foreach (Foo f in ListOfFoo)
{      
    Foo f2 = f;
    Thread thread = new Thread(() => f2.DoSomething());
    threads.Add(thread);
    thread.Start();
}

Обновлять: Как указано в ответе Джона Скита, это не имеет ничего общего с многопоточностью.

Answer 1

Редактировать:все это изменилось в C# 5 с изменением места определения переменной (в глазах компилятора).От C# 5 и выше, они одинаковы.

---

До С#5

Второй безопасен;первый нет.

С foreach, переменная объявлена снаружи петля - т.е.

Foo f;
while(iterator.MoveNext())
{
     f = iterator.Current;
    // do something with f
}

Это означает, что существует только 1 f с точки зрения области замыкания, и потоки, скорее всего, могут запутаться - вызывая метод несколько раз в некоторых экземплярах, а не вообще в других.Вы можете исправить это с помощью объявления второй переменной. внутри петля:

foreach(Foo f in ...) {
    Foo tmp = f;
    // do something with tmp
}

Тогда это имеет отдельный tmp в каждой области закрытия, поэтому риска возникновения этой проблемы нет.

Вот простое доказательство проблемы:

    static void Main()
    {
        int[] data = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
        foreach (int i in data)
        {
            new Thread(() => Console.WriteLine(i)).Start();
        }
        Console.ReadLine();
    }

Выходы (случайным образом):

1
3
4
4
5
7
7
8
9
9

Добавьте временную переменную, и все заработает:

        foreach (int i in data)
        {
            int j = i;
            new Thread(() => Console.WriteLine(j)).Start();
        }

(каждый номер один раз, но порядок конечно не гарантируется)

Answer 2

Ответы Попа Каталина и Марка Грэвелла верны.Единственное, что я хочу добавить, это ссылку на моя статья о замыканиях (в котором говорится как о Java, так и о C#).Просто подумал, что это может добавить немного ценности.

РЕДАКТИРОВАТЬ:Я думаю, стоит привести пример, в котором нет непредсказуемости многопоточности.Вот короткая, но полная программа, показывающая оба подхода.Список «плохих действий» распечатывается 10 десять раз;список «хороших действий» учитывается от 0 до 9.

using System;
using System.Collections.Generic;

class Test
{
    static void Main() 
    {
        List<Action> badActions = new List<Action>();
        List<Action> goodActions = new List<Action>();
        for (int i=0; i < 10; i++)
        {
            int copy = i;
            badActions.Add(() => Console.WriteLine(i));
            goodActions.Add(() => Console.WriteLine(copy));
        }
        Console.WriteLine("Bad actions:");
        foreach (Action action in badActions)
        {
            action();
        }
        Console.WriteLine("Good actions:");
        foreach (Action action in goodActions)
        {
            action();
        }
    }
}

Answer 3

Вам нужно использовать вариант 2: при создании замыкания вокруг изменяющейся переменной будет использоваться значение переменной, когда переменная используется, а не во время создания замыкания.

Реализация анонимных методов в C# и ее последствия (часть 1)

Реализация анонимных методов в C# и ее последствия (часть 2)

Реализация анонимных методов в C# и ее последствия (часть 3)

Редактировать:чтобы было понятно, в C# замыкания "лексические замыкания" это означает, что они фиксируют не значение переменной, а саму переменную.Это означает, что при создании замыкания изменяющейся переменной замыкание на самом деле является ссылкой на переменную, а не копией ее значения.

Редактировать2:добавлены ссылки на все сообщения в блоге, если кому-то интересно узнать о внутреннем устройстве компилятора.

Answer 4

Это интересный вопрос, и кажется, что мы видели, как люди отвечали по-разному.У меня сложилось впечатление, что второй путь будет единственным безопасным.Я привел очень быстрое доказательство:

class Foo
{
    private int _id;
    public Foo(int id)
    {
        _id = id;
    }
    public void DoSomething()
    {
        Console.WriteLine(string.Format("Thread: {0} Id: {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, this._id));
    }
}
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var ListOfFoo = new List<Foo>();
        ListOfFoo.Add(new Foo(1));
        ListOfFoo.Add(new Foo(2));
        ListOfFoo.Add(new Foo(3));
        ListOfFoo.Add(new Foo(4));


        var threads = new List<Thread>();
        foreach (Foo f in ListOfFoo)
        {
            Thread thread = new Thread(() => f.DoSomething());
            threads.Add(thread);
            thread.Start();
        }
    }
}

если вы запустите это, вы увидите, что вариант 1 определенно небезопасен.

Answer 5

В вашем случае вы можете избежать проблемы, не используя трюк копирования, сопоставив ListOfFoo к последовательности потоков:

var threads = ListOfFoo.Select(foo => new Thread(() => foo.DoSomething()));
foreach (var t in threads)
{
    t.Start();
}

Answer 6

Оба безопасны, начиная с C# версии 5 (.NET Framework 4.5).Подробности смотрите в этом вопросе: Изменилось ли использование переменных foreach в C# 5?

Answer 7

Foo f2 = f;

указывает на ту же ссылку, что и

f 

Так что ничего не потеряно и ничего не приобретено...