天坑，这样一个lambda随机取数据也有Bug

前几天，一位网友跟我说他编写的一段很简单的代码遇到了奇怪的Bug，他要达到的效果是从一个List中随机取出来一条数据，代码如下：

1 var random = new Random();
2 var users = Enumerable.Range(0, 10).Select(p => new User(p, "A" + p)).ToList();
3 var user = users.Find(p => p.Id == random.Next(0, 10));
4 Debug.Assert(user != null);
5
6 record User(int Id,string Name);

第2行代码生成了一个包含10个User对象的List，这些User的Id值从0递增到9；第3行代码中调用List的Find方法来根据lambda表达式来查找一条数据，这里通过random.Next()来获取一个[0,10)之间的随机数，然后用这个随机数来和Id进行比较。按照逻辑来讲，Find一定可以找到一条数据，所以在第4行代码中断言user一定不为null。但是这段代码有的时候运行正常，有的时候则会断言失败，从而程序抛出异常，令人不解。

当然，他的这段代码写的过于复杂，其实改成users[random.Next(0, 10)]就简单又高效。但是为了揭示问题的本质，我这里继续分析为什么用Find+lambda方法会出现问题。

我们查看一下Find方法的源代码，如下：

public T? Find(Predicate<T> match)
{
    for (int i = 0; i < _size; i++)
    {
        if (match(_items[i]))//注意这里
        {
            return _items[i];
        }
    }
    return default;
}

Find方法的逻辑很简单，就是遍历List中的数据，对于每条数据都调用match这个委托来判断当前这条数据是否满足条件，如果找到一条满足条件的数据，就把它返回。如果走到最后都没有找到，就返回默认值（比如null）。这个逻辑简单到貌似看不到任何问题。

问题的关键就在if (match(_items[i]))这一句代码。它是在每一次循环都调用一下match的委托来判断当前数据的匹配性。而match指向的委托的方法体是p => p.Id == random.Next(0, 10)，也就是每次匹配判断都要获取一个新的随机数来进行比较。假设在循环的时候生成的10个随机数为：9,8,8,7,9,1,1,2,3,4，那么就会每次match(_items[i])判断的结果都为false，从而导致最后返回null，也就是找不到任何的数据。

明白了原理之后，解决这个问题的思路就是不要在lambda中生成待比较的随机数，而是提前生成随机数，代码如下：

int randId = random.Next(0, 10);
var user = users.Find(p => p.Id == randId);

同样的原理也适用于Single()、Where()等LINQ操作。在这些操作中也要避免在lambda表达式中再进行复杂的计算，这样不仅可以避免类似这篇文章中提到的bug，而且可以提升程序的运行效率。

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