ConcurrentBag初始为null时Parallel.ForEach添加元素异常问题

测试场景 #

场景1：初始为null的情况 #

ConcurrentBag<string> test = null;
List<string> list= new() { "1", "2", "3", "2", "3", "2", "3", "2", "3", "2",
    "3", "2", "3", "2", "3", "2", "3", "2", "3", "2", "3", "2", "3" };
Parallel.ForEach(list, x => { (test ??= new()).Add("result"); });

调试时test的元素数量每次不同（如19/23个）。

场景2：提前实例化的情况 #

ConcurrentBag<string> test = new();
List<string> list= new() { "1", "2", "3", "2", "3", "2", "3", "2", "3", "2",
    "3", "2", "3", "2", "3", "2", "3", "2", "3", "2", "3", "2", "3" };
Parallel.ForEach(list, x => { (test ??= new()).Add("result"); });

test始终有23个元素。

原因分析 #

问题出在test ??= new()这个操作上——它不是原子操作。

当多个线程并行执行时，可能会有多个线程同时判断test为null，然后各自创建新的ConcurrentBag<string>实例。这些线程会把"result"添加到自己创建的那个实例里，但最终只有最后一个完成赋值操作的实例会覆盖test变量。其他线程创建的实例因为没有被引用，里面的元素也就丢失了，这就导致最终test里的元素数量每次都不一样（取决于有多少线程各自创建了实例）。

而场景2中，test一开始就被实例化为同一个ConcurrentBag对象，所有线程都操作这个唯一的线程安全容器，Add方法本身是线程安全的，所以23个元素能全部正确添加进去。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Trekki