C#多线程搜索大二进制文件重复字节模式时参数越界异常排查

原代码的核心错误 #

• FileStream的位置操作非线程安全：你原代码大概率是让多个线程共享同一个FileStream实例。FileStream的Position属性属于实例级状态，没有内置同步机制。当线程A刚调用Seek把位置设为目标偏移量，线程B立刻修改这个位置，线程A后续执行Read时，实际读取的是线程B设置的位置，甚至会出现计算出的读取偏移量超出文件总长度的情况，直接触发System.ArgumentOutOfRangeException。
• 并发读写的状态混乱：多线程同时对共享流执行定位和读取操作，会导致读取的起始位置完全不可控。比如某线程计算出的剩余可读字节数刚好够读取patternSize，但另一个线程修改位置后，当前线程的读取请求就会因为剩余字节不足而触发参数越界异常。
• 加锁导致性能暴跌的原因：给共享FileStream加锁后，所有线程必须串行等待锁释放，相当于把多线程并行操作退化成单线程执行，完全丧失了多线程提升效率的意义，自然速度极慢。

独立FileStream方案有效的原因 #

• 每个线程拥有独立的FileStream实例，各自维护自己的Position状态，线程间不会互相干扰，从根源上避免了位置混乱导致的偏移量错误。
• 设置FileShare.Read参数后，系统允许多个流同时读取同一个文件，既保证了多线程并行读取的效率，又不会出现文件访问冲突。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者PoKeRGT