C#のDictionaryはマルチスレッドに弱いのでList<T>を使う

C#のDictionaryはマルチスレッドに弱く、Add()をマルチスレッドで繰り返すと5万件程度で「IndexOutOfRangeException」が発生します。
List<T>ならマルチスレッドでAdd()を繰り返しても、1500万件程度まで「OutOfMemoryException」は発生しませんでした。
DictionaryのAdd()をlockで囲み、その部分だけシングルスレッドにすれば解消されますが、.Net2.0以上にはList<T>という、マルチスレッドに強く使い勝手も良い機能があるので、初めからDictionaryを使わずにList<T>で統一するのが望ましいです。
※.Net Core だと List<T> のAdd()もlockで囲んだ方が良さそう。

以下は実験した結果。

実験に使用したソース => Src実証実験をダウンロード

実証実験1（シングルスレッド）

DictionaryをシングルスレッドでAdd()し、「Key、Value」の文字数を横方向に爆発させた場合、「OutOfMemoryException」になる。

a、コード


Dictionary<string, string> dict = new Dictionary<string, string>();
string Key = "";
string Value = "";
while (true)
{
    Key += "a";
    Value += "b";
    dict.Add(Key, Value);
}

Dictionary<string, string> dict = new Dictionary<string, string>();

string Key = "";

string Value = "";

while (true)

{

Key += "a";

Value += "b";

dict.Add(Key, Value);

}

b、結果

実証実験2（シングルスレッド）

DictionaryをシングルスレッドでAdd()し、「Key、Value」の要素数を縦方向に爆発させた場合、1000万件程度で「OutOfMemoryException」になる。

a、コード


Dictionary<string, string> dict = new Dictionary<string, string>();
long Key = 0;
long Value = 0;
while (true)
{
    dict.Add(Key.ToString(), Value.ToString());
    Key++;
    Value++;
}

Dictionary<string, string> dict = new Dictionary<string, string>();

long Key = 0;

long Value = 0;

while (true)

{

dict.Add(Key.ToString(), Value.ToString());

Key++;

Value++;

}

b、結果

実証実験3（マルチスレッド）

DictionaryをマルチスレッドでAdd()し、「Key、Value」の要素数を縦方向に爆発させた場合、5万件程度で「IndexOutOfRangeException」になる。

a、コード


public class C実験3
{
    Dictionary<string, string> dict = new Dictionary<string, string>();
    public void DictionaryAdd(object id)
    {
        long Key = 0;
        long Value = 0;
        while (true)
        {
            dict.Add((string)id + Key.ToString(), Value.ToString());
            Key++;
            Value++;
        }
    }
}

private void 実証実験3()
{
    var 実験3 = new C実験3();
    var t1 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験3.DictionaryAdd));
    var t2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験3.DictionaryAdd));
    var t3 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験3.DictionaryAdd));
    t1.Start("A");
    t2.Start("B");
    t3.Start("C");
}

public class C実験3

{

Dictionary<string, string> dict = new Dictionary<string, string>();

public void DictionaryAdd(object id)

{

long Key = 0;

long Value = 0;

while (true)

{

dict.Add((string)id + Key.ToString(), Value.ToString());

Key++;

Value++;

}

private void 実証実験3()

{

var 実験3 = new C実験3();

var t1 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験3.DictionaryAdd));

var t2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験3.DictionaryAdd));

var t3 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験3.DictionaryAdd));

t1.Start("A");

t2.Start("B");

t3.Start("C");

}

b、結果

実証実験4（マルチスレッド lock有り）

DictionaryをマルチスレッドでAdd()する際、Add()だけlockさせ、「Key、Value」の要素数を縦方向に爆発させた場合、1000万件程度で「OutOfMemoryException」になる。

a、コード


public class C実験4
{
    Dictionary<string, string> dict = new Dictionary<string, string>();
    public void DictionaryAdd(object id)
    {
        long Key = 0;
        long Value = 0;
        while (true)
        {
            lock (dict)
            {
                dict.Add((string)id + Key.ToString(), Value.ToString());
            }
            Key++;
            Value++;
        }
    }
}

private void 実証実験4()
{
    var 実験4 = new C実験4();
    var t1 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験4.DictionaryAdd));
    var t2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験4.DictionaryAdd));
    var t3 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験4.DictionaryAdd));
    t1.Start("A");
    t2.Start("B");
    t3.Start("C");
}

public class C実験4

{

Dictionary<string, string> dict = new Dictionary<string, string>();

public void DictionaryAdd(object id)

{

long Key = 0;

long Value = 0;

while (true)

{

lock (dict)

{

dict.Add((string)id + Key.ToString(), Value.ToString());

}

Key++;

Value++;

}

private void 実証実験4()

{

var 実験4 = new C実験4();

var t1 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験4.DictionaryAdd));

var t2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験4.DictionaryAdd));

var t3 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験4.DictionaryAdd));

t1.Start("A");

t2.Start("B");

t3.Start("C");

}

b、結果

実証実験5（List<T> マルチスレッド）

List<T>をマルチスレッドでAdd()し、「Key、Value」の要素数を縦方向に爆発させた場合、1500万件程度で「OutOfMemoryException」になる。

a、コード


public class C実験5
{
    private class StrData
    {
        public string str1;
        public string str2;
    }
    List dict = new List();
    public void DictionaryAdd(object ThreadId)
    {
        long Key = 0;
        long Value = 0;
        while (true)
        {
            dict.Add(new StrData { str1 = (string)ThreadId + Key.ToString(), str2 = Value.ToString() });
            Key++;
            Value++;
        }
    }
}

private void 実証実験5()
{
    var 実験5 = new C実験5();
    var t1 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験5.DictionaryAdd));
    var t2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験5.DictionaryAdd));
    var t3 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験5.DictionaryAdd));
    t1.Start("A");
    t2.Start("B");
    t3.Start("C");
}

public class C実験5

{

private class StrData

{

public string str1;

public string str2;

}

List dict = new List();

public void DictionaryAdd(object ThreadId)

{

long Key = 0;

long Value = 0;

while (true)

{

dict.Add(new StrData { str1 = (string)ThreadId + Key.ToString(), str2 = Value.ToString() });

Key++;

Value++;

}

private void 実証実験5()

{

var 実験5 = new C実験5();

var t1 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験5.DictionaryAdd));

var t2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験5.DictionaryAdd));

var t3 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(実験5.DictionaryAdd));

t1.Start("A");

t2.Start("B");

t3.Start("C");

}

b、結果