.Net4后ConcurrentDictionary替换Dictionary测试

在.NET Framework 4.0中，增加了一个新成员——ConcurrentDictionary。它继承自 Dictionary，所以大部分标准字典操作（添加、查找、删除）都能照常使用。但不一样的是，它额外提供了一些线程安全的方法，比如 TryAdd、TryUpdate、TryRemove 等。换句话说，如果你在写多线程代码，又需要用到字典，那它几乎就是为你量身定做的。

前言

Dictionary

1. 泛型字典类本质上是哈希表，通过键来映射值，检索速度非常快——前提是键的哈希算法质量过关。

2. TValue 可以是值类型、数组、类，甚至其他任意类型，很灵活。

3. 在一个类的实例里，如果有个属性是字典，我们通常不加思考就用 Dictionary。但当这个属性被提升为 static（类级别）时，就必须考虑线程安全性了——因为它可能被多个线程同时访问。当然，如果这个对象只是只读的，那无所谓。但如果可写，就得上锁。

4. 一旦允许多个线程同时对字典进行读写，你就得自己实现同步。读写并行时加锁不可避免，但锁一加，性能就跟着降下来了。

ConcurrentDictionary

1. 这个类专为多线程场景设计，表示可由多个线程同时访问的键值对集合，且线程安全。

2. ConcurrentDictionary 是 .NET 4.0 推出的一套线程安全集合中的一员，同批亮相的还有 ConcurrentStack、ConcurrentQueue 等。它们对应的单线程（线程不安全）版本就是 Queue、Stack 和 Dictionary。

3. 用法和 Dictionary 大同小异，但多了几个关键方法。它属于 System.Collections.Concurrent 命名空间。

ConcurrentDictionary实例测试

在 .NET 4.0 之前，多线程环境下想用 Dictionary，只能自己手写线程同步来保证安全，别无他选。而 4.0 之后，微软帮你把这件事干了——直接上 ConcurrentDictionary，再也不用纠结“Dictionary + Locks”的组合了。

那么，加锁后的 Dictionary 和 ConcurrentDictionary 到底谁更靠谱？性能又差多少？来看一段实测代码。

string res = "";
var concurrentDictionary = new ConcurrentDictionary();
var dictionary = new Dictionary();
dictionary.TryAdd(1, "aa");
concurrentDictionary.TryAdd(1,"");
var sw = new Stopwatch();
sw.Start();
Parallel.For(0, 1000000, i => // 并行循环
{
    lock (dictionary)
    {
        dictionary[i] = new Random().Next(1000, 9999).ToString();
    }
});
sw.Stop();
Console.WriteLine("加锁写入dictionary {0}", sw.Elapsed);
// writing to dictionary with a lock: 00:00:00.0633939
sw.Restart();
Parallel.For(0, 1000000, i =>
{
    concurrentDictionary[i] = new Random().Next(1000, 9999).ToString();
});
sw.Stop();
Console.WriteLine("concurrentdictionary写入时长 : {0}", sw.Elapsed);
sw.Restart();
Parallel.For(0, 1000000, i =>
{
    lock (dictionary)
    {
        res = dictionary[i];
    }
});
sw.Stop();
Console.WriteLine("读取dictionary耗时: {0}", sw.Elapsed);
sw.Restart();
Parallel.For(0, 1000000, i =>
{
    res = concurrentDictionary[i];
});
sw.Stop();
Console.WriteLine("读取concurrentdictionary耗时: {0}", sw.Elapsed);
Console.ReadLine();

结果如下：

从测试结果来看，无论是读取还是写入，ConcurrentDictionary 都明显胜出，而且没有出现线程安全问题。当然，不同环境、不同负载下数据可能略有差异。但趋势很明显：多核多线程场景下，ConcurrentDictionary 的性能表现会更好。

说起来，面试时如果被问到“Dictionary 怎么解决线程安全问题”，能答出 ConcurrentDictionary 一定是加分项。

需要提醒的是，有网友指出 ConcurrentDictionary 在某些极端情况下依然可能存在线程安全问题。目前没遇到过，但使用时保持警惕总没错。

小妙招

TryAdd 的用法很实用：往字典里添加元素时，如果指定的 key 已经存在，用 Add 方法会抛出异常。而 TryAdd 则不会——它只会返回 false，程序继续平稳运行。

dictionary.TryAdd(1, "aa");
concurrentDictionary.TryAdd(1,"");

注意，ConcurrentDictionary 只支持 TryAdd，而普通 Dictionary 既支持 Add 也支持 TryAdd（从 .NET 4.0 开始也添加了 TryAdd 方法）。