构建更好的线程安全集合

大部分线程安全的集合都有一些基础性的缺陷：虽然每个操作都是线程安全的，但是多个操作无法组合起来使用。这意味着一些基本的执行顺序，例如在弹出顶部元素之前检查栈内元素数量会出现潜在的危险。尽管已经有一些 API 设法将某些操作绑定起来（例如.NET 4 的 Coordination Data Structures），但是它们往往会引入丑陋的方法（如 TryDequeue）。

.NET 1 里的集合尝试了另一种方式，它们会对外暴露一个 SyncRoot 属性，而不是在内部进行锁定。虽然 SyncRoot 仍然是同步对象的默认机制，但是.NET 2 已经抛弃了 SyncRoot/Wrapper 设计模式。

那么该如何创建一个可用的组合式 API 呢？Jared Parson 认为集合不应该直接暴露出线程安全的 API，所有的方法都应该属于一个临时的对象，而这个对象只有在您锁定集合的时候才被创建出来。这个临时对象是集合的“钥匙”，只有钥匙的持有者才能获取集合内容。

以下示例为Jared Parsons 的线程安全队列：

static void Example1(ThreadSafeQueue queue) {

    using (var locked = queue.Lock()) {

        if (locked.Count > 0) {

            var first = locked.Dequeue();

        }

    }

}

名为 locked 的对象本身不是线程安全的，但是开发人员只有在 using 代码块中才能正确执行操作。在遵守了这一简单规则之后，开发块里的所有代码就是线程安全的。Jared 解释道：

与大部分线程安全的设计一样，这些代码还是有被误用的可能：

在 ILockedQueue销毁之后却继续使用它。这种做法应该被禁止，用户现有的知识一般足以避免这个问题。此外一些静态检查工具，例如 FxCop，会把这种做法识别为一个错误。我们也可以使用一种更严厉的做法来阻止此类情况出现：添加一个 disposed 标记，并在每个方法中进行检查。

如果用户在跨越多个 Lock 语句的情况下保留某个值（例如 Count），那么可能会对集合的状况出现错误的判断和假设。

如果用户没有正确销毁 ILockedQueue，那么这个对象会被永久锁定。幸运的是，对于实现了 IDisposable 的对象，FxCop 同样会将这种做法识别为一个错误——尽管这不是一个万分稳妥的机制。

无法确定用户是否会长期持有 ILockedQueue对象。虽然 IDisposable 一般包含着“短期”的意味，但是这并不能做出完美的保证。

ILockedQueue并不是线程安全的。虽然一般情况下用户不会把 IDisposable 对象交给多个线程使用，但这也是必须考虑到的情况之一。

查看英文原文：Building a Better Thread-safe Collection