一个并发安全的堆栈结构。

Question

这是一个教学示例，旨在说明在F#中可变和列表的使用。该结构是一种线程安全堆栈结构，多个线程可以同时推送到/pop。关切事项：

• 这真的是线程安全吗？
• 锁有必要吗？
• 是否有一种不变的方法来做同样的事情？我不认为在这里可以使用传统的不可变方法，即让Push/Pop返回一个新的堆栈实例，因为不同的客户端会看到不同的堆栈视图。

代码如下所示：

type ConcurrentStack<'T>() =    
    let mutable _stack : List<'T> = []

    member this.Push value =
      lock _stack (fun () -> 
         _stack <- value :: _stack)

    member this.TryPop() =
      lock _stack (fun () ->
         match _stack with
         | result :: newStack ->
            _stack <- newStack
            result |> Some
         | [] -> None
      )

Answer 1

这真的是线程安全吗？

是的，我想会的。对_stack字段的所有访问都受到锁的保护，所以我不明白为什么这不是线程安全。

使用不可变列表的一个很好的巧合是，您还可以很好地实现IEnumerable<'T>，甚至返回堆栈中当前所有元素的列表--因为数据类型是不可变的，所以它可以安全地与其他线程共享(这意味着，您不会遇到"Collection；枚举操作不能继续“的常见麻烦，您可以在C#中获得这些操作。

锁有必要吗？

我也这么想。如果没有锁，一个线程可以通过计算Push开始计算value::_stack，然后另一个线程可以修改_stack，然后原始线程会用旧的value::_stack值覆盖_stack (这样，另一个线程的效果就会消失！)

是否有一种不变的方法来做同样的事情？我不认为在这里可以使用传统的不可变方法，即让Push/Pop返回一个新的堆栈实例，因为不同的客户端会看到不同的堆栈视图。

如果想法是让多个线程共享状态，那么它们就需要某种方式来共享&改变状态。F#中的另一种方法是使用代理并将当前的_stack保持为异步循环的参数--在这种情况下，您不会在编写的F#代码中使用突变(但是代理中存在隐藏的变异和同步)。

从逻辑上讲，基于代理的版本与您使用锁的版本非常相似--由于其他原因(获得正确的锁很难，代理不可能执行相同的错误)，这可能会更好一些，但这取决于您想要说明什么！

Answer 2

锁有必要吗？

一些同步是必要的，但它不一定是一个锁。

另一种选择是使用Interlocked.CompareExchange。但是这样做要复杂得多，所以我会坚持使用锁，除非分析表明锁是减慢代码速度的原因。