c# ConditionalWeakTable 和多线程下的对象附加数据

ConditionalWeakTable 是 .NET 提供的线程安全、弱引用键值映射结构，专为对象附加生命周期绑定数据设计；它通过锁+分段哈希表实现原子操作，避免内存泄漏，适用于为第三方类型动态挂载上下文，但不可替代 ConcurrentDictionary 或用于枚举。

ConditionalWeakTable 是什么，为什么它适合多线程附加数据

ConditionalWeakTable 是 .NET 提供的线程安全、弱引用的键值映射结构，核心用途是为对象“附加”生命周期绑定的数据，且不阻止被附加对象的回收。它内部用锁+分段哈希表实现，所有公开方法（Add、GetOrCreateValue、TryGetValue）都是线程安全的——这点和 Dictionary 有本质区别：后者即使加了锁，也需手动管理弱引用逻辑，还容易因强引用导致内存泄漏。

典型使用场景包括：为第三方类型（如 Stream 或 ASP.NET Core 的 HttpContext）动态挂载上下文信息，或在 AOP 中注入追踪 ID，而无需修改原类型定义。

多线程下用 GetOrCreateValue 附加数据的正确姿势

必须用 GetOrCreateValue，而不是先 TryGetValue 再 Add —— 后者存在竞态：两个线程同时发现 key 不存在，都会尝试 Add，触发重复初始化甚至异常（ArgumentException: An item with the same key has already been added）。

• GetOrCreateValue 内部保证“查找 + 创建”原子性，即使传入的工厂委托被多次调用，也仅有一个结果被最终采纳（其余调用会被丢弃）
• 工厂委托应是无副作用的纯函数；若初始化逻辑较重（如新建 ConcurrentDictionary），可接受；但避免在里面做 I/O 或锁操作
• 不要缓存 GetOrCreateValue 返回的值再反复使用——它只是对附加数据的强引用快照，不影响底层弱引用行为

var table = new ConditionalWeakTable>();
var data = table.GetOrCreateValue(someObj, _ => new Dictionary()); // 安全
data["traceId"] = Guid.NewGuid();

常见误用：把 ConditionalWeakTable 当作普通字典用

它不是通用并发字典，不能替代 ConcurrentDictionary：

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• 不支持枚举（没有 Keys、Values 或 GetEnumerator）——因为键是弱引用，遍历时可能已回收，无法可靠列出全部项
• 不支持 Remove 方法（.NET 6+ 才有 Remove，且仅用于调试/测试，生产中极少需要主动删）
• 键类型必须是引用类型，且 table[key] 索引器不存在；只能通过 GetOrCreateValue 或 TryGetValue 访问
• 如果误用 new ConditionalWeakTable()，运行时不会报错，但字符串常量池中的字面量会被永久驻留，失去弱引用意义

和 ThreadLocal 的关键区别在哪

ThreadLocal 绑定的是“线程”，ConditionalWeakTable 绑定的是“对象实例”。两者解决的问题维度不同：

• 当你需要“每个请求对象（如 HTTP 请求）带一个独立的上下文”，选 ConditionalWeakTable
• 当你需要“每个工作线程维持一份本地缓存”，选 ThreadLocal
• 混合场景（如：为每个请求对象挂一个 ThreadLocal 实例）是可行的，但要注意 ThreadLocal 本身也要被弱引用持有，否则会阻碍线程终结时的清理
• 注意：.NET 6+ 中 AsyncLocal 更适合异步上下文传播，而 ConditionalWeakTable 仍是最轻量的对象级附着方案

真正容易被忽略的是：ConditionalWeakTable 的线程安全性只覆盖其自身 API，不延伸到你附加的值内部。如果你存了一个非线程安全的 List，多个线程同时操作它依然会出问题——附加数据本身的线程安全要自行保障。