c# - 使用集合时如何实现线程安全的缓存机制？

Question

场景:

• 我有一堆 Child 对象，都与给定的 Parent 相关。
• 我正在开发 ASP.NET MVC 3 Web 应用程序(例如多线程)
• 其中一个页面是“搜索”页面，我需要在其中获取给定的子集子集并在内存中对他们“做一些事情”(计算、排序、枚举)
• 我没有让每个 child 单独调用，而是对数据库进行一次调用以获取给定 parent 的所有 child ，缓存结果并对结果“执行操作”。
• 问题是“做事”涉及 LINQ 操作(枚举、从集合中添加/删除项目)，当使用 List<T> 实现时不是线程安全的。

我已经阅读了关于 ConcurrentBag<T> 的内容和 ConcurrentDictionary<T>但不确定我是否应该使用其中之一，或者自己实现同步/锁定。

我在 .NET 4 上，所以我正在使用 ObjectCache作为 MemoryCache.Default 的单例实例.我有一个与缓存一起工作的服务层，服务接受 ObjectCache 的实例，这是通过构造函数 DI 完成的。这样所有服务共享相同的 ObjectCache实例。

主要的线程安全问题是我需要遍历当前的“缓存”集合，如果我正在处理的 child 已经存在，我需要删除它并添加我正在处理的那个，此枚举是导致问题的原因。

有什么建议吗？

Answer 1

是的，要有效地实现缓存，它需要一个快速查找机制等List<T>是开箱即用的错误数据结构。 Dictionary<TKey, TValue>是缓存的理想数据结构，因为它提供了一种替换方式:

var value = instance.GetValueExpensive(key);

与:

var value = instance.GetValueCached(key);

通过使用字典中的缓存值并使用字典来完成查找的繁重工作。来电者一无所知。

但是，如果调用者可以从多个线程调用，那么 .NET4 会提供 ConcurrentDictionary<TKey, TValue>在这种情况下效果很好。但是字典缓存了什么？在您的情况下，字典键似乎是 child ，而字典值是该 child 的数据库结果。

好的，现在我们有一个线程安全且高效的数据库结果缓存，由子键控。我们应该为数据库结果使用什么数据结构？

您没有说这些结果是什么样的，但是由于您使用了 LINQ，我们知道它们至少是 IEnumerable<T>甚至可能List<T> .所以我们又回到了同样的问题，对吧？因为List<T>不是线程安全的，我们不能将它用于字典值。或者我们可以吗？

从调用者的角度来看，缓存必须是只读的。您说使用 LINQ 可以“执行一些操作”，例如添加/删除，但这对于缓存值毫无意义。只有在缓存本身的实现中做一些事情才有意义，例如用新结果替换陈旧的条目。

字典值，因为它是只读的，可以是List<T> 没有不良影响，即使它会被多个线程访问。您可以使用 List<T>.AsReadOnly以提高您的信心并添加一些编译时安全检查。

但重要的一点是 List<T>如果它是可变的，则它不是线程安全的。由于根据定义，如果多次调用使用缓存实现的方法必须返回相同的值(直到缓存本身使该值无效)，客户端无法修改返回值，因此 List<T>必须卡住，实际上是不可变的。

如果客户端迫切需要修改缓存的数据库结果并且值为List<T> , 那么唯一安全的方法是:

1. 复印一份
2. 修改文案
3. 请求缓存更新值

总而言之，对顶级缓存使用线程安全的字典，对缓存值使用普通列表，注意不要在将最后一个插入缓存后修改其内容。