并行复用HMACSHA256引发AccessViolationException问题咨询

问题背景 #

我们的新应用运行数分钟或数小时后会随机崩溃，Windows事件查看器显示异常代码0xc0000005（对应System.AccessViolationException）。经多日排查，根源是为了优化性能缓存并复用HMACSHA256实例，被多线程同时访问导致崩溃——全程无业务日志，仅能通过系统错误码定位问题。

更令人困惑的是：

• 官方文档为何未提及并行访问HMACSHA256会引发AccessViolationException？
• .NET 6.0起该异常无法被常规try-catch捕获，定位难度极大，文档为何未明确禁止复用(HMAC)SHA256实例？

复现代码 #

以下代码可立即触发该异常：

var keyString = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789";
var hmac = new HMACSHA256(Encoding.UTF8.GetBytes(keyString));

var parallelOptions = new ParallelOptions() { MaxDegreeOfParallelism = 4 };

static IEnumerable<string> EnumerateStrings()
{
    while (true)
    {
        yield return "A short string";
        yield return "Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit ...";
    }
}

Parallel.ForEach(EnumerateStrings(),
                 parallelOptions,
                 theString => hmac.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(theString)));

关键说明 #

• HMACSHA256及SHA256等哈希算法实例不具备线程安全性，内部维护着哈希计算的状态信息，多线程并发调用ComputeHash会导致状态混乱，进而触发内存访问违规异常
• .NET 6.0开始，AccessViolationException被归类为致命异常，常规try-catch无法捕获，进程会直接崩溃
• 官方文档虽未用醒目标注禁止复用，但在类的线程安全说明中明确标注为Not thread safe，隐含了不可多线程共享实例的要求

内容的提问来源于stack exchange，提问作者frakon