C#のStack.Synchronized()メソッドとは？スレッドセーフなスタックを作る方法

C#におけるStack.Synchronized()メソッドは、Stackクラスに対して同期化された（スレッドセーフな）ラッパーを返す静的メソッドです。マルチスレッド環境で複数のスレッドから同時にスタックへアクセスする場合、通常のStackインスタンスはスレッドセーフではないため、このメソッドを使って安全に操作できるラッパーを作成します。

構文

Synchronized()メソッドの構文は以下のとおりです。

public static System.Collections.Stack Synchronized (System.Collections.Stack stack);

引数stackには、同期化の対象となるStackインスタンスを指定します。戻り値として、元のスタックを包み込むスレッドセーフなラッパーが返されます。

使用例1：数値を格納したスタックの場合

まず、整数値を扱う基本的な例を見てみましょう。

using System;
using System.Collections;
public class Demo {
   public static void Main() {
      Stack stack = new Stack();
      stack.Push(150);
      stack.Push(300);
      stack.Push(500);
      stack.Push(750);
      stack.Push(1000);
      stack.Push(1250);
      stack.Push(1500);
      stack.Push(2000);
      stack.Push(2500);
      Console.WriteLine("Stack elements...");
      foreach(int val in stack) {
         Console.WriteLine(val);
      }
      Console.WriteLine("Count of elements = "+stack.Count);
      Console.WriteLine("Element 750 is the stack? = "+stack.Contains(750));
      stack.Push(3000);
      Console.WriteLine("\nStack elements...updated");
      foreach(int val in stack) {
         Console.WriteLine(val);
      }
      Console.WriteLine("Count of elements (updated) = "+stack.Count);
      Console.WriteLine("Element 5000 is the stack? = "+stack.Contains(5000));
      Stack stack2 = (Stack)stack.Clone();
      Console.WriteLine("\nStack elements...cloned");
      foreach(int val in stack2) {
         Console.WriteLine(val);
      }
      Console.Write("Count of elements (updated) = "+stack2.Count);
      Console.WriteLine("Is the Stack synchronized? = "+stack.IsSynchronized);
      Stack stack3 = Stack.Synchronized(stack);
      Console.WriteLine("Is the Stack synchronized? = "+stack3.IsSynchronized);
   }
}

実行結果

上記のコードを実行すると、次のような出力が得られます。

Stack elements...
2500
2000
1500
1250
1000
750
500
300
150
Count of elements = 9
Element 750 is the stack? = True

Stack elements...updated
3000
2500
2000
1500
1250
1000
750
500
300
150
Count of elements (updated) = 10
Element 5000 is the stack? = False

Stack elements...cloned
3000
2500
2000
1500
1250
1000
750
500
300
150
Count of elements (updated) = 10Is the Stack synchronized? = False
Is the Stack synchronized? = True

注目すべきポイントは最後の2行です。元のstackのIsSynchronizedプロパティはFalse（非同期）ですが、Stack.Synchronized(stack)で生成したstack3はTrue（同期済み）になっていることが確認できます。

使用例2：文字列を格納したスタックの場合

続いて、文字列を要素とするスタックでの動作を見てみましょう。

using System;
using System.Collections;
public class Demo {
   public static void Main() {
      Stack stack = new Stack();
      stack.Push("Inspiron");
      stack.Push("Alienware");
      stack.Push("Projectors");
      stack.Push("Monitors");
      stack.Push("XPS");
      stack.Push("Laptop");
      stack.Push("Notebook");
      Console.WriteLine("Stack elements...");
      foreach(string val in stack) {
         Console.WriteLine(val);
      }
      Console.WriteLine("Count of elements = "+stack.Count);
      stack.Push("Ultrabook");
      stack.Push("Cameras");
      stack.Push("Keyboards");
      Console.WriteLine("\nStack elements...updated");
      foreach(string val in stack) {
         Console.WriteLine(val);
      }
      Console.WriteLine("\nCount of elements (updated) = "+stack.Count);
      Console.WriteLine("Is the Stack synchronized? = "+stack.IsSynchronized);
      Stack stack2 = Stack.Synchronized(stack);
      Console.WriteLine("Is the Stack synchronized? = "+stack2.IsSynchronized);
   }
}

実行結果

実行すると、以下の出力が得られます。

Stack elements...
Notebook
Laptop
XPS
Monitors
Projectors
Alienware
Inspiron
Count of elements = 7
Stack elements...updated
Keyboards
Cameras
Ultrabook
Notebook
Laptop
XPS
Monitors
Projectors
Alienware
Inspiron
Count of elements (updated) = 10
Is the Stack synchronized? = False
Is the Stack synchronized? = True

まとめ

Stack.Synchronized()メソッドを使うことで、既存のStackインスタンスを簡単にスレッドセーフなラッパーで包むことができます。同期化されたスタックかどうかはIsSynchronizedプロパティで確認でき、マルチスレッドアプリケーションでコレクションを共有する際に役立ちます。ただし、同期化にはオーバーヘッドが伴うため、シングルスレッド環境では通常のStackを使用するのが一般的です。