Dictionary Add会出现索引超出范围 的异常解决

本文探讨了在高并发环境下使用Dictionary时遇到的问题,特别是在Dictionary.Add操作中可能出现索引超出范围的情况。通过实验对比,展示了ConcurrentDictionary在高并发场景下的稳定性和优势,并提出了解决方案。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

高并发下,在Dictionary Add会出现索引超出范围。

如果锁是个类字段,非静态。多个请求之间的锁不是同一个。


解决方案,
一是改为静态锁。
二是将DICTIONARY改为ConcurrentDictionary吧。

建议采用第二个方案。

如果有一部分数据是第一次load就不会改的,可以采用 Lock/UnLock模型



经测试
 
在我的机器上1000个线程同时add item,Dictionary 十几秒后就抛IndexOutOfRange了!而ConcurrentDictionary表现很好,一直能坚持到OutOfMemoery.

在iis下用字典做缓存一定要注意

<think>我们正在讨论基于C#的模式异常检测,特别是与3-sigma原则相关的方法或库。根据引用[5],3σ准则(拉依达准则)是一种基于正态分布的异常值检测方法,它假设数据服从正态分布,并利用均值标准差来确定正常数据的范围(μ±3σ),超出此范围的数据被视为异常。但是,用户提到了“模式异常检测”,这可能指的是更复杂的模式(例如时间序列中的模式变化、周期性异常等)而不仅仅是单个数据点的异常。结合引用[2][3][4]中提到的控制图(如I-MR图),控制图实际上是一种模式异常检测工具,它不仅可以检测超出控制限的点(类似于3-sigma),还可以检测如连续点上升/下降等模式(使用WesternElectric规则等)。因此,我们可以从两个层面回答:1.基于3-sigma原则的简单点异常检测(如之前实现的单点异常)。2.更高级的模式异常检测,例如使用控制图(I-MR图)中的规则来检测模式异常。此外,C#中可能有一些库支持异常检测,但常用的科学计算库(如MathNet.Numerics)提供了统计计算功能,可用于实现这些方法。实现思路:方案1:使用3-sigma原则检测点异常(如前所述)方案2:实现控制图(如I-MR图)并应用WesternElectric规则检测模式异常下面我们重点介绍方案2(控制图)的实现,因为它可以检测更丰富的异常模式。控制图(以I-MR图为例):I图(单值图)用于监控单个测量值,MR图(移动极差图)用于监控相邻两个测量值的绝对差。控制限计算(引用[4]):-中心线(CL_I):所有数据的均值-移动极差(MR):相邻两个数据点的绝对差-平均移动极差(MR_bar):所有MR的平均值-I图的控制限:UCL=CL_I+2.66*MR_bar(注:2.66是n=2时的E2系数,相当于3倍标准差)LCL=CL_I-2.66*MR_bar同时,WesternElectric规则包括:1.任何一点超出3σ控制限(即I图中的控制限)2.连续3点中有2点落在中心线同一侧的2σ以外3.连续5点中有4点落在中心线同一侧的1σ以外4.连续8点落在中心线同一侧5.连续6点递增或递减因此,我们可以实现一个控制图类,不仅检查点是否超出控制限,还检查这些模式。由于实现完整的WesternElectric规则较为复杂,这里先实现基础的控制图(I图)以及移动极差图(MR图),并实现规则1(点超出控制限)规则4(连续点在同一侧)作为示例。步骤:1.计算单值图的中心线控制限2.计算移动极差图的中心线控制限(可选,但这里我们主要关注I图)3.检测异常点(规则1)4.检测连续点在同一侧的异常模式(规则4)我们将创建一个类,输入数据,计算控制限,然后应用规则检测异常。注意:移动极差图的控制限计算(引用[4]):-中心线(CL_MR):MR_bar-UCL_MR=3.267*MR_bar(D4系数,n=2)-LCL_MR=0(n=2时,D3=0)但异常模式检测主要在I图上进行。代码结构:classControlChartDetector-数据:List<double>_observations;-计算I图控制限CL,UCL,LCL-计算MR图控制限(可选)-检测异常:a.超出I图控制限b.连续点在同一侧(连续8点在同一侧)注意:连续点在同一侧的规则需要遍历数据点。我们将实现两个规则,并返回异常点的索引异常模式描述。参考引用[3][4]中的公式。由于用户需求是模式异常检测,我们重点展示如何检测连续点在同一侧。实现:1.计算I图控制限:中心线CL=所有数据的平均值移动极差序列:MR[i]=|data[i]-data[i-1]|(i=1ton-1)平均移动极差MR_bar=MR序列的平均值I图的控制限:UCL=CL+2.66*MR_bar[注:2.66=3/1.128,因为d2(2)=1.128,所以3σ≈2.66*MR_bar]LCL=CL-2.66*MR_bar2.规则1:遍历每个点,如果点超出[LCL,UCL]则为异常。3.规则4:连续8点在中心线同一侧。遍历数据点,记录当前连续在中心线同一侧的点数(大于中心线为正,小于中心线为负)。当连续点数达到8(或超过)时,标记这连续8个点都是异常(或标记这个连续段)。注意:实际应用中,可能只需要标记连续段的起始结束点,或者标记整个连续段。由于一个点可能同时属于多个规则,我们为每个异常点记录触发的规则。我们返回一个包含异常索引触发规则列表的字典,或者一个异常结果列表。为简化,我们返回一个包含异常索引规则的列表。代码示例:注意:这里只实现两个规则,但可以扩展其他规则。使用MathNet.Numerics库可以更方便,但为了减少依赖,我们自行计算。如果用户希望使用库,可以提到MathNet.Numerics,但这里我们自行实现。开始编写代码:</think>### C# 模式异常检测方法与工具(基于 3σ 原则) 在 C# 中实现模式异常检测,可结合 **3σ 原则** **控制图技术** 来识别数据中的异常模式。以下是关键方法实现方案: --- #### 一、核心方法:3σ 原则 + 控制图 1. **基础原理** 基于正态分布假设: - 正常数据范围:$ \mu \pm 3\sigma $(覆盖 99.7% 数据) - 异常判定:数据点超出 $ [\mu - 3\sigma, \mu + 3\sigma] $ - 过程标准差估算:$\hat{\sigma} = \frac{\overline{MR}}{d_2}$($d_2=1.128$)[^4] 2. **模式检测扩展** 结合 Western Electric 规则检测复杂模式: - 点超出控制限(规则 1) - 连续 8 点在中心线同侧(规则 4) - 连续 6 点上升/下降(规则 5) --- #### 二、C# 实现代码 ```csharp using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; public class PatternAnomalyDetector { public static Dictionary<int, string> Detect(IList<double> data) { // 1. 计算控制限 double cl = data.Average(); var mr = CalculateMR(data); double mrAvg = mr.Average(); double sigma = mrAvg / 1.128; // d2=1.128 double ucl = cl + 3 * sigma; double lcl = cl - 3 * sigma; // 2. 检测异常模式 var anomalies = new Dictionary<int, string>(); // 规则1: 点超出控制限 for (int i = 0; i < data.Count; i++) { if (data[i] > ucl || data[i] < lcl) anomalies[i] = "超出控制限"; } // 规则4: 连续8点在中心线同侧 int sameSideCount = 0; bool? lastSide = null; // true=上方, false=下方 for (int i = 0; i < data.Count; i++) { bool currentSide = data[i] > cl; if (currentSide == lastSide) { sameSideCount++; if (sameSideCount >= 8) for (int j = i - 7; j <= i; j++) anomalies[j] = "连续同侧"; } else { sameSideCount = 1; lastSide = currentSide; } } return anomalies; } // 计算移动极差 (Moving Range) private static List<double> CalculateMR(IList<double> data) { var mr = new List<double>(); for (int i = 1; i < data.Count; i++) { mr.Add(Math.Abs(data[i] - data[i - 1])); } return mr; } } // 使用示例 var data = new List<double> { 10.1, 10.3, 10.2, 10.5, 15.0, 10.4, 10.6, 10.5, 10.7, 10.6, 10.8 }; var anomalies = PatternAnomalyDetector.Detect(data); foreach (var kvp in anomalies) { Console.WriteLine($"索引 {kvp.Key} (值={data[kvp.Key]}): {kvp.Value}"); } ``` --- #### 三、专业库推荐 1. **MathNet.Numerics** ```csharp // 安装: Install-Package MathNet.Numerics using MathNet.Numerics.Statistics; double[] data = ...; double mean = data.Mean(); double stdDev = data.StandardDeviation(); ``` 2. **OxyPlot(可视化)** ```csharp // 绘制控制图 var plot = new PlotModel { Title = "I-MR 控制图" }; var series = new LineSeries(); series.Points.AddRange(data.Select((v, i) => new DataPoint(i, v))); plot.Series.Add(series); // 添加控制限线 plot.Annotations.Add(new LineAnnotation { Y = ucl, Color = OxyColors.Red }); plot.Annotations.Add(new LineAnnotation { Y = lcl, Color = OxyColors.Red }); ``` --- #### 四、关键应用场景 1. **工业过程控制** - 实时监控传感器数据流[^2] - 自动触发质量警报 2. **金融风控** - 交易量异常波动检测 - 欺诈交易模式识别 3. **物联网设备监控** - 设备温度/压力异常模式 - 预测性维护触发点 > **注意事项**: > - 数据需满足近似正态分布(可通过对数变换处理偏态数据) > - 建议最小样本量 ≥ 30[^5] > - 结合移动窗口技术处理实时数据流[^3] --- #### 五、算法优化方向 1. **增量计算** 动态更新均值标准差: ```csharp // 增量更新均值 double UpdateMean(double currentMean, double newValue, int n) => (currentMean * n + newValue) / (n + 1); // 增量更新标准差 (Welford算法) double UpdateStdDev(double currentStdDev, double newValue, ...) ``` 2. **非正态分布适配** - 使用 Box-Cox 变换 - 切换为 IQR(四分位距)方法 3. **多规则融合** 组合多种 Western Electric 规则提高检测灵敏度[^3]。
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