双线程访问同一List触发System.ArgumentOutOfRangeException该如何处理？

异常根本原因 #

你碰到的问题本质由两个原因导致：

1. List<T>属于非线程安全类型，跨线程同时读写没有同步保护时，除了索引越界，还可能出现集合状态损坏、脏数据读取等问题
2. 没有做执行时序同步，T2执行读操作的时机早于T1完成所有元素写入的时机，此时集合为空，访问索引0自然抛出越界异常

不同场景的解决方案 #

场景1：T1必须完成所有元素添加后，T2才允许访问集合 #

这是最贴合你问题描述的场景，推荐用ManualResetEventSlim做轻量级时序同步：

private readonly List<item> myCompletedItems = new List<item>();
// 初始化信号为未触发状态
private readonly ManualResetEventSlim _addCompletedSignal = new ManualResetEventSlim(false);

T1所有元素添加完成后触发信号：

// T1执行的批量添加逻辑
public void AddAllItems(List<item> itemsToAdd)
{
    foreach (var item in itemsToAdd)
    {
        myCompletedItems.Add(item);
    }
    // 所有元素添加完成，标记信号为已触发
    _addCompletedSignal.Set();
}

T2调用的读方法先等待信号触发再访问集合：

public int GetStartItemId()
{          
    // 等待T1完成添加，也可以传入超时参数避免无限阻塞
    _addCompletedSignal.Wait();
    return myCompletedItems[0].id;                
}

如果提前知道T1要添加的元素总数，也可以用CountdownEvent，每添加1个元素调用Signal()减计数，T2等待计数归0后再访问即可。

场景2：不需要等所有元素加完，T2只要保证读时集合非空、操作线程安全 #

如果业务允许T1加一个T2就读一个，不需要等全部添加完成，直接用.NET内置的线程安全集合BlockingCollection<T>即可，天然支持阻塞读直到有元素可用：

// 底层默认用ConcurrentQueue<T>存储，也可以指定其他线程安全集合
private readonly BlockingCollection<item> myCompletedItems = new BlockingCollection<item>();

添加逻辑基本无需修改：

public void ItemCreated(item theitem)
{
    myCompletedItems.Add(theitem);
    // 所有元素添加完成后调用该方法，后续读操作不会再阻塞等待新元素
    // myCompletedItems.CompleteAdding();
}

读方法自动阻塞直到有元素可取：

public int GetStartItemId()
{          
    var firstItem = myCompletedItems.Take();
    return firstItem.id;                
}

该方案不需要手动写同步逻辑，出错概率低，非常适合生产者-消费者场景。

场景3：不想修改原有集合定义，需要兼容旧逻辑 #

如果不想改动现有集合类型，用lock加完成标志位也可以实现需求：

private readonly List<item> myCompletedItems = new List<item>();
private readonly object _lockObj = new object();
private bool _isAddCompleted = false;

添加完成后修改标志位唤醒读线程：

public void AddAllItems(List<item> itemsToAdd)
{
    lock (_lockObj)
    {
        foreach (var item in itemsToAdd)
        {
            myCompletedItems.Add(item);
        }
        _isAddCompleted = true;
        Monitor.PulseAll(_lockObj);
    }
}

读方法循环等待添加完成：

public int GetStartItemId()
{          
    lock (_lockObj)
    {
        // 循环等待避免虚假唤醒
        while (!_isAddCompleted)
        {
            Monitor.Wait(_lockObj);
        }
        return myCompletedItems[0].id;
    }             
}

注意事项 #

• 任何场景下都不要无同步跨线程访问非线程安全集合，除了索引越界，还可能触发更难排查的隐式集合损坏问题
• 阻塞等待方法建议传入超时参数，避免业务异常时线程无限挂起

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mr.Curious