构建更好的线程安全集合

大部分线程安全的集合都有一些基础性的缺陷：虽然每个操作都是线程安全的，但是多个操作无法组合起来使用。这意味着一些基本的执行顺序，例如在弹出顶部元素之前检查栈内元素数量会出现潜在的危险。尽管已经有一些API设法将某些操作绑定起来（例如.NET 4的Coordination Data Structures），但是它们往往会引入丑陋的方法（如TryDequeue）。 

.NET 1里的集合尝试了另一种方式，它们会对外暴露一个SyncRoot属性，而不是在内部进行锁定。虽然SyncRoot仍然是同步对象的默认机制，但是.NET 2已经抛弃了SyncRoot/Wrapper设计模式。

那么该如何创建一个可用的组合式API呢？Jared Parson认为集合不应该直接暴露出线程安全的API，所有的方法都应该属于一个临时的对象，而这个对象只有在您锁定集合的时候才被创建出来。这个临时对象是集合的“钥匙”，只有钥匙的持有者才能获取集合内容。 

以下示例为Jared Parsons的线程安全队列： 

static void Example1(ThreadSafeQueue
   queue) {
    using (var locked = queue.Lock()) {
        if (locked.Count > 0) {
            var first = locked.Dequeue();
        }
    }
}

名为locked的对象本身不是线程安全的，但是开发人员只有在using代码块中才能正确执行操作。在遵守了这一简单规则之后，开发块里的所有代码就是线程安全的。Jared解释道： 

与大部分线程安全的设计一样，这些代码还是有被误用的可能：

1. 在ILockedQueue 销毁之后却继续使用它。这种做法应该被禁止，用户现有的知识一般足以避免这个问题。此外一些静态检查工具，例如FxCop，会把这种做法识别为一个错误。我们也可以使用一种更严厉的做法来阻止此类情况出现：添加一个disposed标记，并在每个方法中进行检查。
2. 如果用户在跨越多个Lock语句的情况下保留某个值（例如Count），那么可能会对集合的状况出现错误的判断和假设。
    
3. 如果用户没有正确销毁ILockedQueue ，那么这个对象会被永久锁定。幸运的是，对于实现了IDisposable的对象，FxCop同样会将这种做法识别为一个错误——尽管这不是一个万分稳妥的机制。
4. 无法确定用户是否会长期持有ILockedQueue 对象。虽然IDisposable一般包含着“短期”的意味，但是这并不能做出完美的保证。
5. ILockedQueue 并不是线程安全的。虽然一般情况下用户不会把IDisposable对象交给多个线程使用，但这也是必须考虑到的情况之一。

查看英文原文：Building a Better Thread-safe Collection