Dictionaryをスレッドセーフにするには

Question

お世話になります。mkmarimoです。

 

Dictionaryコレクションをスレッドセーフにする一般的な方法ってあるのでしょうか。

 

現在、プログラム開始時に、とあるXMLファイルの情報を別スレッドでDictionaryコレクションに

格納するというコードを書いています。

 

どうもこの別スレッドの処理が遅いようで、スレッドを開始した直後にDictionaryコレクションに

インデクサでアクセスするとKeyNotFoundExceptionがスローされてしまいます。

※Dictionaryコレクションへのアクセスをしばらく待てば正常に動作します。

 

そこで、ReaderWriterLockを利用してDictionaryコレクションへの

・値の追加、更新時 → ライターロックを取得、終われば解放

・値の読み出し時 → リーダーロックを取得、終われば解放

というコードを書いています。

 

しかし、どうもうまく動作せず、やはり上記と同じコードでKeyNotFoundExceptionがスローされます。

 

Dictionaryコレクションをスレッドセーフにする方法を、結構調べてみたのですが、

有効な情報が得られませんでしたので投稿させていただきました。

 

ReaderWriterLockのことについてでも結構ですので、ご教授お願いします。

 

Answer 1

どんなコードを書いているんでしょうか？ReaderWriterLockの使い方は間違いなくあってますか？

Answer 2

囚人さん

 

お世話になります。mkmarimoです。

 

囚人 さんからの引用

どんなコードを書いているんでしょうか？ReaderWriterLockの使い方は間違いなくあってますか？

 

質問投稿後、しばらく切り分け作業を行ったところ、原因がわかりました。

 

どうやら、はじめにDictionaryコレクションに値を登録するときのライターロックがかかるより先に、

インデクサによるDictionaryコレクションへのアクセスが発生してしまったようです。

 

お騒がせしてすみません。

 

 

しかし、引き続き本質問はオープンさせていただきますので、

Dictionaryコレクションをスレッドセーフにするもっと一般的な方法があればお教えください。

 

今現在気になっているのは、Dictionaryクラスのヘルプの「明示的インタフェースの実装」という項目の、

"System.Collections.ICollection.SyncRoot"

という部分です。

この部分が気になり、説明を読みましたが、知識不足のため内容を理解することができませんでした。

インタフェースすら完全に理解できてません。。。

 

"System.Collections.ICollection.SyncRoot"はなにかスレッドセーフ実現に関係あるのでしょうか。

ご存じの方、ご教授お願いします。

 

Answer 3

mkmarimo さんからの引用

現在、プログラム開始時に、とあるXMLファイルの情報を別スレッドでDictionaryコレクションに 格納するというコードを書いています。

わざわざ、別スレッドにする理由がよくわからないのですが、

「ユーザは、必ずしも、このXMLファイルの情報にアクセスするとは限らない。」ということでしょうか？

であれば、「このXMLファイルの情報」へのアクセスを必要とするメニューなり、ボタンなりを、別スレッドが終了するまで、ディセーブルにすればよいのでは？

お話を聞く限り、「このXMLファイルの情報」へアクセスしたら最後、読み込みが終わるまで待ちぼうけを食わされるようですので、それはどうかと思うのですが。。

Answer 4

"System.Collections.ICollection.SyncRoot"はなにかスレッドセーフ実現に関係あるのでしょうか。 ご存じの方、ご教授お願いします。

ドキュメントに書いてある通り

コード ブロック

Dictionary<X> d = new Dictionary<X>();
ICollection c = d;
lock(d.SyncRoot){
 // d を操作
}

 

 

のように、単に同期用のオブジェクトとして使うだけだと思います。

 

Answer 5

しかし、引き続き本質問はオープンさせていただきますので、 Dictionaryコレクションをスレッドセーフにするもっと一般的な方法があればお教えください。

 

一般的(普遍的)な方法はReaderWriterLockです。もっと普遍的な方法ありません。

一般的(日常的)には、Dictionaryがスレッドセーフで無くてもよいように、プログラムのデザインを考え直します。

 

ドキュメントにあるように、Dictionaryはハッシュテーブルで実装されています。

ハッシュテーブルや配列など、一般的なデータ構造は

読み取りは共有、書き込みは排他ロックで

スレッドセーフにできるように実装することが可能です。

Dictionaryもそのように作られています。

 

ですので、ReaderWriterLockで同期を取るので正解です。

 

今現在気になっているのは、Dictionaryクラスのヘルプの「明示的インタフェースの実装」という項目の、 "System.Collections.ICollection.SyncRoot" という部分です。

 

囚人さんのコードにあるように、SyncRootを使う場合は

読み取りも書き込みも排他ロックになりますので、教科書的には推奨されません。

同期の頻度によりますが、実際にはReaderWriterLockとあまり変わらない速度になることも多いです。

 

先も書いたように、一般的なデータ構造は全てReaderWriterLockでスレッドセーフにできます。

データ構造によってはもっといい方法がある場合もありますが、実装が大変なので普通は使いません。

Queueは例外で、簡単にスレッドセーフなものを作れます。

速度も高速ですので、自分で実装して使う場合もあります。

LinkedListやTrieなども、スレッドセーフなものをたまに見かけます。

 

#残念ながら標準のQueueなどはReaderWriterLockで同期制御しなければいけません。

Answer 6

Tom Yamaさん

 

ご回答ありがとうございます。mkmarimoです。

 

Tom Yama さんからの引用

わざわざ、別スレッドにする理由がよくわからないのですが、 「ユーザは、必ずしも、このXMLファイルの情報にアクセスするとは限らない。」ということでしょうか？

 

別スレッドにした意図は、このXMLファイルを読み込む処理は時間がかかるが、

メモリ上に読み込んだあと、すぐ使うとは限らないので、読み込むところは、バックグラウンドで

やってしまおうと考えたからです。

 

貴重なご意見ありがとうございました。

今後、参考にさせていただきます。

Answer 7

れいさん

 

ご回答ありがとうございます。mkmarimoです。

 

れい さんからの引用

一般的(普遍的)な方法はReaderWriterLockです。もっと普遍的な方法ありません。 一般的(日常的)には、Dictionaryがスレッドセーフで無くてもよいように、プログラムのデザインを考え直します。 ・・・ ですので、ReaderWriterLockで同期を取るので正解です。

 

ReaderWriterLockで問題ないとのことで安心しました。

ここのウラが取れただけでも質問を投稿した意味がありました。

 

れい さんからの引用

囚人さんのコードにあるように、SyncRootを使う場合は 読み取りも書き込みも排他ロックになりますので、教科書的には推奨されません。 同期の頻度によりますが、実際にはReaderWriterLockとあまり変わらない速度になることも多いです。

 

SyncRootの動きは上記のように読み書き共に排他ロックになるのですね。

参考になります。

れいさん、ありがとうございました。

 

C#初心者ですので、また投稿させてもらうことがあると思います。

よろしくお願いします。