.NET 同步与异步之警惕闭包（十）-白红宇

.NET 同步与异步之警惕闭包（十）

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发布时间：2023-04-16

本文共 2580 字，大约阅读时间需要 8 分钟。

同步与异步编程是开发中常见的操作，但闭包可能会带来意想不到的bug。本随笔将重点分析闭包的本质以及它可能导致的问题。

一、警惕闭包

考虑以下示例代码：

int total = 0;List
   
     taskList = new List
    
     ();Task task = Task.Run(() => System.Threading.Interlocked.Add(ref total, i));taskList.Add(task);for (int i = 0; i < 10; i++){    var task = Task.Run(() => System.Threading.Interlocked.Add(ref total, i));    taskList.Add(task);}Task.WaitAll(taskList.ToArray());PrintInfo(total.ToString());

这个简单的代码在循环中异步累加变量 i 的值，所有任务完成后输出总和。理论上结果应为 1+2+3+...+9=45。但由于闭包的原因，实际结果会在 45 到 100 之间出现随机数。

二、闭包的本质

闭包是一段可执行的代码块，同时维护一个上下文环境。即使局部变量超出其作用域范围，闭包仍可访问这些变量。以下示例展示了闭包的工作原理：

public void Demo2(){    var func = GetFunc();    PrintInfo($"result:{func().ToString()}"); // 输出结果为 12}private Func
   
     GetFunc(){    int result = 10;    func = () =>    {        result++;        return result;    };    result++;    return func;}

在 GetFunc 方法中，result 属于局部变量。然而，当返回匿名函数时，闭包仍能访问 result，从而导致意外行为。

三、一探究竟

通过IL分析，我们可以更深入理解闭包的工作原理。以下是 GetFunc 方法的IL代码：

.method private hidebysig instance class [mscorlib]System.Func`1
   
     GetFunc() cil managed{    .maxstack 3    .locals init ([0] class ParallelDemo.Demo.VariableCapturingClass<'c__DisplayClass3_0' 'CS$<9__locals0'>,                  [1] class [mscorlib]System.Func`1
    
      func,                  [2] int32 V_2,                  [3] class [mscorlib]System.Func`1
     
       V_3)    {        IL_0000: newobj instance void ParallelDemo.Demo.VariableCapturingClass<'c__DisplayClass3_0'::.ctor()        IL_0005: stloc.0        IL_0006: nop        IL_0007: ldloc.0        IL_0008: ldc.i4.s 10        IL_000a: stfld int32 ParallelDemo.Demo.VariableCapturingClass<'c__DisplayClass3_0'::result        IL_000f: ldloc.0        IL_0010: ldftn instance int32 ParallelDemo.Demo.VariableCapturingClass<'c__DisplayClass3_0'::'
      
       b__0'()        IL_0016: newobj instance void class [mscorlib]System.Func`1
       
        ::.ctor(object, native int)        IL_001b: stloc.1        IL_001c: ldloc.0        IL_001d: ldfld int32 ParallelDemo.Demo.VariableCapturingClass<'c__DisplayClass3_0'::result        IL_0022: stloc.2        IL_0023: ldloc.0        IL_0024: ldloc.2        IL_0025: ldc.i4.1        IL_0026: add        IL_0027: stfld int32 ParallelDemo.Demo.VariableCapturingClass<'c__DisplayClass3_0'::result        IL_002c: ldloc.1        IL_002d: stloc.3        IL_002e: br.s IL_0030        IL_0030: ldloc.3        IL_0031: ret    }}

分析可知，闭包捕获了 result 字段，并在匿名函数中使用它。这种行为可能导致意外的变量重用或状态改变。

四、总结

闭包的强大功能使其在开发中极为实用，但也可能引发难以预测的问题。尤其是在多线程环境中，闭包可能捕获不应有的上下文环境，导致数据竞争或其他逻辑错误。

下一篇随笔将探讨线程安全的集合实现。

转载地址：http://mdgfk.baihongyu.com/

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