C#多线程实现出现意外输出的原因咨询

问题代码 #

static void Main(string[] args)
{
    for (int i = 1; i <= 5; i++)
    {
        System.Threading.Thread workerThread = new System.Threading.Thread(() => fn(i));
        workerThread.Start();
    }
    System.Console.WriteLine("!End the main process!");
}
public static void fn(int x)
{
    System.Console.WriteLine($"fn method called for {x}");
    System.Threading.Thread.Sleep(5000);
    for (int i = 1; i <=2 ; i++)
    {
        System.Console.Write($" {x} ");
    }
}

预期输出 #

• !End the main process!
• fn method called for 1
• fn method called for 2
• fn method called for 3
• fn method called for 4
• fn method called for 5
• 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5

实际异常现象 #

• 某次运行出现两次fn(2)调用，未触发fn(1)
• 某次运行出现fn(6)调用

原因分析 #

这是闭包对循环变量的延迟绑定导致的典型问题：

lambda表达式() => fn(i)捕获的是循环变量i的引用，而非每次循环时i的当前值。主线程的for循环执行速度远快于工作线程的启动和执行速度，当工作线程真正开始执行lambda时，循环变量i已经被主线程更新到了后续的值：

1. 如果第一个工作线程启动时，主线程已经完成了第一次循环的自增操作，i的值变成2，此时该线程就会调用fn(2)，而非预期的fn(1)；
2. 当所有工作线程都启动完成时，主线程的for循环已经结束，此时i的值会自增到6（因为循环条件是i<=5，最后一次循环后i自增到6才会退出循环），如果有工作线程此时才开始执行lambda，就会传入6，出现fn(6)的情况。

解决办法 #

在每次循环内部创建一个局部变量，保存当前i的值，让lambda捕获这个局部变量而非循环变量i。这样每个工作线程都会绑定到独立的局部变量，其值为循环时i的当前快照：

static void Main(string[] args)
{
    for (int i = 1; i <= 5; i++)
    {
        int current = i; // 保存当前循环的i值到局部变量
        System.Threading.Thread workerThread = new System.Threading.Thread(() => fn(current));
        workerThread.Start();
    }
    System.Console.WriteLine("!End the main process!");
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Vansh