使用 Console 和 PLinq 时出现明显的死锁

Question

以下代码运行没有问题：

// This code outputs:
// 3
// 2
// 1
//
// foo
// DotNetFiddle: https://dotnetfiddle.net/wDRD9L
public class Program
{   
    public static void Main() 
    {
        Console.WriteLine("foo");
    }

    static Program() 
    {       
        var sb = new System.Text.StringBuilder();
        var list = new List<int>() { 1,2,3 };
        list.AsParallel().WithDegreeOfParallelism(4).ForAll(item => { sb.AppendLine(item.ToString()); });
        Console.WriteLine(sb.ToString());
    }
}

一旦我将

sb.AppendLine

替换为对

Console.WriteLine

的调用，代码就会挂起，就像某处出现死锁一样。

// This code hangs.
// DotNetFiddle: https://dotnetfiddle.net/pbhNR2
public class Program
{   
    public static void Main() 
    {
        Console.WriteLine("foo");
    }

    static Program() 
    {       
        var list = new List<int>() { 1,2,3 };
        list.AsParallel().WithDegreeOfParallelism(4).ForAll(item => { Console.WriteLine(item.ToString()); });
    }
}

起初我怀疑

Console.WriteLine

不是线程安全的，但根据文档它是线程安全的。

此行为的解释是什么？

Answer 1

简短的版本：永远不要在构造函数内阻塞，尤其是在

static

构造函数中。

在您的示例中，差异与您使用的匿名方法有关。在第一种情况下，您捕获了一个局部变量，该变量导致匿名方法被编译到它自己的类中。但在第二种情况下，没有变量捕获，因此

static

方法就足够了。只是静态方法被放入

Program

类中。仍在初始化中。

因此，对匿名方法的调用会被类的初始化阻止（除了执行静态构造函数的线程之外，您不能在类中执行方法，直到该类完成初始化），并且类的初始化被匿名方法的执行所阻止（在所有这些方法执行完成之前，

ForAll()

方法不会返回）。

死锁。

鉴于该示例（如预期的那样）是您真正正在做的事情的简化版本，因此很难知道解决方法的好建议是什么。但最重要的是，您不应该在静态构造函数中进行长时间运行的计算。如果它是一个足够慢的算法，足以证明使用

ForAll()

是合理的，那么它就足够慢，以至于它一开始就不应该成为类初始化的一部分。

在解决该问题的许多可能选项中，您可以选择

Lazy<T>

类，它可以轻松地将某些初始化推迟到实际需要时为止。

例如，假设您的并行代码不仅写出列表的元素，而且实际上以某种方式处理它们。 IE。它是列表实际初始化的一部分。然后，您可以将该初始化包装在由

Lazy<T>

按需执行的工厂方法中，而不是在静态构造函数中：

public class Program
{   
    public static void Main() 
    {
        Console.WriteLine("foo");
    }

    private static readonly Lazy<List<int>> _list = new Lazy<List<int>>(() => InitList());

    private static List<int> InitList()
    {
        var list = new List<int>() { 1,2,3 };
        list.AsParallel().WithDegreeOfParallelism(4).ForAll(item => { Console.WriteLine(item.ToString()); });

        return list;
    }
}

然后初始化代码根本不会被执行，直到某些代码需要访问列表，这可以通过

_list.Value

来完成。

这是非常微妙的不同，我觉得它需要一个新的答案（即匿名方法的使用类型改变了行为），但 Stack Overflow 上至少还有两个其他非常密切相关的问题和答案：
Plinq 语句在静态构造函数内陷入僵局
Task.Run 在静态初始化器中

顺便说一句：我最近了解到，使用新的 Roslyn 编译器，他们改变了在这种情况下实现匿名方法的方式，甚至那些可能是静态方法的方法也被制作在单独的类中的实例方法（如果我没记错的话）。我不知道这是否是为了减少这种错误的流行，但它肯定会改变行为（并且会消除作为死锁来源的匿名方法......当然，人们仍然可以用对显式声明的静态命名方法的调用）。