理解C#中List<T>的线程安全性：多线程AddItem输出结果疑问

问题原因 #

这个差异本质是多线程执行时序不可预测导致的，和不同模式下的线程调度逻辑、代码执行速度直接相关：

正常运行（Release模式）3行输出的逻辑 #

你代码中的Add和ToArray是两个独立的lock块，两个操作之间没有锁保护，允许被其他线程打断。
Release模式下代码执行效率极高，大概率会触发如下执行时序：

1. 线程1先抢到锁执行Add操作，此时_list内容为["Item 0"]，释放锁
2. 线程1立刻抢到第二次锁执行ToArray，得到长度为1的数组["Item 0"]，释放锁
3. 线程1遍历数组输出1行内容Item 0
4. 在线程1执行输出的间隙，线程2抢到锁执行Add操作，此时_list内容更新为["Item 0", "Item 1"]，释放锁
5. 线程2执行ToArray得到长度为2的数组，遍历输出2行内容：Item 0、Item 1
   三次输出加总就是你看到的3行结果。

调试模式4行输出的逻辑 #

调试模式下代码执行速度被大幅拖慢，且调试器的线程调度逻辑会让两个线程的执行步骤更分散，大概率触发如下时序：

1. 线程1先抢到锁执行Add，_list变为["Item 0"]，释放锁
2. 线程2抢到锁执行Add，_list变为["Item 0", "Item 1"]，释放锁
3. 两个线程先后执行ToArray操作，拿到的都是长度为2的数组
4. 两个线程各输出2行内容，加总就是4行结果

补充说明 #

两种输出结果都是符合代码逻辑的合法结果，你只保证了Add和ToArray操作本身的原子性，并没有约束两个操作的执行先后顺序，出现两种输出都属于正常情况。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ziv