【C#】InvalidOperationExceptionの原因と対処法まとめ―スレッドからコレクション操作までやさしく解説

using System;
using System.Threading;
using System.Windows;
using System.Windows.Controls;
class Program
{
    [STAThread]
    static void Main()
    {
        var app = new Application();
        var window = new Window();
        var textBlock = new TextBlock { Text = "初期テキスト" };
        window.Content = textBlock;
        window.Show();
        // バックグラウンドスレッドでUI要素を直接更新(NG)
        new Thread(() =>
        {
            Thread.Sleep(1000);
            // ここでInvalidOperationExceptionが発生する
            textBlock.Text = "更新テキスト";
        }).Start();
        app.Run(window);
    }
}

System.InvalidOperationException: 'このオブジェクトは作成されたスレッド以外のスレッドからアクセスできません。'

// Dispatcherを使った安全なUI更新例
textBlock.Dispatcher.Invoke(() =>
{
    textBlock.Text = "更新テキスト";
});

using System;
using System.Threading;
using System.Windows.Forms;
class Program
{
    static void Main()
    {
        var form = new Form();
        var label = new Label { Text = "初期テキスト", Dock = DockStyle.Fill, TextAlign = System.Drawing.ContentAlignment.MiddleCenter };
        form.Controls.Add(label);
        new Thread(() =>
        {
            Thread.Sleep(1000);
            // Invokeを使わずに直接UI操作すると例外が発生
            label.Text = "更新テキスト";
        }).Start();
        Application.Run(form);
    }
}

System.InvalidOperationException: 'クロススレッド操作はサポートされていません。'

label.Invoke((MethodInvoker)(() =>
{
    label.Text = "更新テキスト";
}));

using System;
using System.Collections.Generic;
class Program
{
    static void Main()
    {
        var list = new List<int> { 1, 2, 3 };
        try
        {
            foreach (var item in list)
            {
                if (item == 2)
                {
                    list.Remove(item); // ここで例外が発生
                }
            }
        }
        catch (InvalidOperationException ex)
        {
            Console.WriteLine(ex.Message);
        }
    }
}

Collection was modified; enumeration operation may not execute.

foreach (var item in new List<int>(list))
{
    if (item == 2)
    {
        list.Remove(item);
    }
}

using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    static void Main()
    {
        var bag = new ConcurrentBag<int> { 1, 2, 3 };
        Parallel.ForEach(bag, item =>
        {
            if (item == 2)
            {
                bag.TryTake(out int removed);
                Console.WriteLine($"Removed {removed}");
            }
        });
    }
}

using System;
class Program
{
    static void Main()
    {
        int? nullableInt = null;
        try
        {
            int value = nullableInt.Value; // ここで例外が発生
        }
        catch (InvalidOperationException ex)
        {
            Console.WriteLine(ex.Message);
        }
    }
}

Nullable object must have a value.

if (nullableInt.HasValue)
{
    int value = nullableInt.Value;
    Console.WriteLine(value);
}
else
{
    Console.WriteLine("値がありません");
}

int value = nullableInt ?? 0;
Console.WriteLine(value); // 0が出力される
int value2 = nullableInt.GetValueOrDefault();
Console.WriteLine(value2); // 0が出力される

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
class Program
{
    static void Main()
    {
        var list = new List<int> { 1, 2, 3 };
        var query = list.Where(x => x > 0);
        list.Clear(); // 元のコレクションを変更
        try
        {
            foreach (var item in query)
            {
                Console.WriteLine(item); // ここで例外が発生する可能性あり
            }
        }
        catch (InvalidOperationException ex)
        {
            Console.WriteLine(ex.Message);
        }
    }
}

var snapshot = list.Where(x => x > 0).ToList();
list.Clear();
foreach (var item in snapshot)
{
    Console.WriteLine(item); // 安全に列挙できる
}

using System;
using System.Collections.Generic;
class MyClass
{
    public int Id { get; set; }
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        var list = new List<MyClass>
        {
            new MyClass { Id = 2 },
            new MyClass { Id = 1 }
        };
        try
        {
            list.Sort(); // ここで例外が発生
        }
        catch (InvalidOperationException ex)
        {
            Console.WriteLine(ex.Message);
        }
    }
}

Failed to compare two elements in the array.

class MyClassComparer : IComparer<MyClass>
{
    public int Compare(MyClass x, MyClass y)
    {
        return x.Id.CompareTo(y.Id);
    }
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        var list = new List<MyClass>
        {
            new MyClass { Id = 2 },
            new MyClass { Id = 1 }
        };
        list.Sort(new MyClassComparer());
        foreach (var item in list)
        {
            Console.WriteLine(item.Id);
        }
    }
}

1
2

using System;
using System.Collections.Generic;
class SingleUseEnumerable : IEnumerable<int>
{
    private bool _enumerated = false;
    public IEnumerator<int> GetEnumerator()
    {
        if (_enumerated)
            throw new InvalidOperationException("この列挙子は一度しか使用できません。");
        _enumerated = true;
        yield return 1;
        yield return 2;
    }
    System.Collections.IEnumerator System.Collections.IEnumerable.GetEnumerator() => GetEnumerator();
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        var enumerable = new SingleUseEnumerable();
        foreach (var item in enumerable)
        {
            Console.WriteLine(item);
        }
        try
        {
            foreach (var item in enumerable)
            {
                Console.WriteLine(item); // ここで例外が発生
            }
        }
        catch (InvalidOperationException ex)
        {
            Console.WriteLine(ex.Message);
        }
    }
}

1
2
この列挙子は一度しか使用できません。

// 実際のコード例は省略しますが、DbContextのスコープ外でIQueryableを列挙すると例外が発生します。

// WPFやWinFormsでConfigureAwait(false)を使った場合、UI操作で例外が発生することがある

using System;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    static async Task<int> GetValueAsync()
    {
        await Task.Delay(1000);
        return 42;
    }
    static void Main()
    {
        var task = GetValueAsync();
        try
        {
            // 完了前にResultにアクセスするとデッドロックや例外の原因になることがある
            int result = task.Result;
            Console.WriteLine(result);
        }
        catch (AggregateException ex)
        {
            Console.WriteLine(ex.InnerException?.Message);
        }
    }
}

static async Task MainAsync()
{
    int result = await GetValueAsync();
    Console.WriteLine(result);
}

using System;
class Program
{
    static void Main()
    {
        try
        {
            ThrowNestedException();
        }
        catch (Exception ex)
        {
            PrintExceptionDetails(ex);
        }
    }
    static void ThrowNestedException()
    {
        try
        {
            throw new InvalidOperationException("内部例外です。");
        }
        catch (Exception inner)
        {
            throw new InvalidOperationException("外部例外です。", inner);
        }
    }
    static void PrintExceptionDetails(Exception ex, int level = 0)
    {
        string indent = new string(' ', level * 2);
        Console.WriteLine($"{indent}例外タイプ: {ex.GetType().Name}");
        Console.WriteLine($"{indent}メッセージ: {ex.Message}");
        Console.WriteLine($"{indent}スタックトレース:\n{indent}{ex.StackTrace}");
        if (ex.InnerException != null)
        {
            Console.WriteLine($"{indent}InnerException:");
            PrintExceptionDetails(ex.InnerException, level + 1);
        }
    }
}

例外タイプ: InvalidOperationException
メッセージ: 外部例外です。
スタックトレース:
   at Program.ThrowNestedException() in c:\Users\csharp\Sample Console\Console.cs:line 23
   at Program.Main() in c:\Users\csharp\Sample Console\Console.cs:line 8
InnerException:
  例外タイプ: InvalidOperationException
  メッセージ: 内部例外です。
  スタックトレース:
     at Program.ThrowNestedException() in c:\Users\csharp\Sample Console\Console.cs:line 19

using System;
class Program
{
    static void Main()
    {
        try
        {
            ThrowInvalidOperation();
        }
        catch (InvalidOperationException ex)
        {
            Console.WriteLine($"例外発生: {ex.Message}");
            Console.WriteLine($"スタックトレース: {ex.StackTrace}");
            if (ex.InnerException != null)
            {
                Console.WriteLine($"InnerException: {ex.InnerException.Message}");
            }
        }
    }
    static void ThrowInvalidOperation()
    {
        throw new InvalidOperationException("不正な操作が行われました。");
    }
}

例外発生: 不正な操作が行われました。
スタックトレース:    at Program.ThrowInvalidOperation() in c:\Users\csharp\Sample Console\Console.cs:line 22
   at Program.Main() in c:\Users\csharp\Sample Console\Console.cs:line 8

using System;
using System.Threading;
class Program
{
    static SynchronizationContext uiContext;
    static void Main()
    {
        // UIスレッドのSynchronizationContextを取得(コンソールではnullになるため擬似例)
        uiContext = SynchronizationContext.Current ?? new SynchronizationContext();
        Thread backgroundThread = new Thread(() =>
        {
            // UIスレッドに処理を渡す
            uiContext.Post(_ =>
            {
                Console.WriteLine("UIスレッドでの処理");
            }, null);
        });
        backgroundThread.Start();
        backgroundThread.Join();
    }
}

UIスレッドでの処理

using System;
using System.Threading;
using System.Windows;
using System.Windows.Controls;
using System.Windows.Threading;
class Program
{
    [STAThread]
    static void Main()
    {
        var app = new Application();
        var window = new Window();
        var textBlock = new TextBlock { Text = "初期テキスト" };
        window.Content = textBlock;
        window.Show();
        new Thread(() =>
        {
            Thread.Sleep(1000);
            // Dispatcherを使ってUIスレッドで更新
            textBlock.Dispatcher.Invoke(() =>
            {
                textBlock.Text = "更新テキスト";
            });
        }).Start();
        app.Run(window);
    }
}

(ウィンドウのTextBlockのテキストが「更新テキスト」に変わる)

using System;
using System.Collections.Immutable;
class Program
{
    static void Main()
    {
        var list = ImmutableList.Create<int>(1, 2, 3);
        foreach (var item in list)
        {
            Console.WriteLine(item);
            // list = list.Add(4); // 新しいリストを返すため元の列挙には影響しない
        }
    }
}

1
2
3

using System;
using System.Collections.Generic;
class Program
{
    static void Main()
    {
        var list = new List<int> { 1, 2, 3 };
        var buffer = new int[list.Count];
        list.CopyTo(buffer);
        foreach (var item in buffer)
        {
            Console.WriteLine(item);
            list.Add(4); // 元のリストを変更しても例外は発生しない
        }
    }
}

1
2
3

using System;
static class NullableExtensions
{
    public static bool TryGetValue<T>(this T? nullable, out T value) where T : struct
    {
        if (nullable.HasValue)
        {
            value = nullable.Value;
            return true;
        }
        value = default;
        return false;
    }
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        int? nullableInt = 10;
        if (nullableInt.TryGetValue(out int value))
        {
            Console.WriteLine($"値は {value} です。");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("値がありません。");
        }
    }
}

値は 10 です。

using System;
public class Option<T>
{
    private readonly T _value;
    public bool HasValue { get; }
    private Option() { HasValue = false; }
    private Option(T value)
    {
        _value = value;
        HasValue = true;
    }
    public static Option<T> None() => new Option<T>();
    public static Option<T> Some(T value) => new Option<T>(value);
    public T GetValueOrDefault(T defaultValue = default) => HasValue ? _value : defaultValue;
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        Option<string> someValue = Option<string>.Some("Hello");
        Option<string> noValue = Option<string>.None();
        Console.WriteLine(someValue.GetValueOrDefault("Default"));
        Console.WriteLine(noValue.GetValueOrDefault("Default"));
    }
}

Hello
Default

public int CompareTo(MyClass other)
{
    if (other == null) return 1; // nullは小さいとみなす場合は-1に変更
    if (this.Value == null && other.Value == null) return 0;
    if (this.Value == null) return -1;
    if (other.Value == null) return 1;
    return this.Value.CompareTo(other.Value);
}

using System;
using System.Collections.ObjectModel;
using System.Collections.Specialized;
class Program
{
    static void Main()
    {
        var collection = new ObservableCollection<string>();
        collection.CollectionChanged += Collection_CollectionChanged;
        collection.Add("Apple");
        collection.Add("Banana");
        collection.Remove("Apple");
    }
    private static void Collection_CollectionChanged(object sender, NotifyCollectionChangedEventArgs e)
    {
        Console.WriteLine($"変更アクション: {e.Action}");
        if (e.NewItems != null)
        {
            foreach (var item in e.NewItems)
            {
                Console.WriteLine($"追加されたアイテム: {item}");
            }
        }
        if (e.OldItems != null)
        {
            foreach (var item in e.OldItems)
            {
                Console.WriteLine($"削除されたアイテム: {item}");
            }
        }
    }
}

変更アクション: Add
追加されたアイテム: Apple
変更アクション: Add
追加されたアイテム: Banana
変更アクション: Remove
削除されたアイテム: Apple

using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    static void Main()
    {
        var bag = new ConcurrentBag<int>();
        Parallel.Invoke(
            () => { for (int i = 0; i < 1000; i++) bag.Add(i); },
            () => { for (int i = 1000; i < 2000; i++) bag.Add(i); }
        );
        Console.WriteLine($"要素数: {bag.Count}");
    }
}

要素数: 2000

using System;
using System.Reactive.Linq;
using System.Threading;
using System.Windows;
using System.Windows.Controls;
class Program
{
    [STAThread]
    static void Main()
    {
        var app = new Application();
        var window = new Window();
        var textBlock = new TextBlock { Text = "初期テキスト" };
        window.Content = textBlock;
        window.Show();
        var observable = Observable.Interval(TimeSpan.FromSeconds(1))
            .Take(5)
            .ObserveOn(SynchronizationContext.Current);
        var subscription = observable.Subscribe(
            x => textBlock.Text = $"カウント: {x}",
            () => textBlock.Text = "完了"
        );
        app.Run(window);
        subscription.Dispose();
    }
}

(1秒ごとにTextBlockのテキストが「カウント: 0」から「カウント: 4」まで更新され、最後に「完了」と表示される)

using System;
using System.Windows;
using System.Windows.Controls;
using System.Windows.Threading;
class Program
{
    [STAThread]
    static void Main()
    {
        var app = new Application();
        var window = new Window();
        var textBlock = new TextBlock { Text = "初期テキスト" };
        window.Content = textBlock;
        window.Show();
        // UIスレッド以外からの安全なテキスト更新メソッド
        void UpdateText(string text)
        {
            if (textBlock.Dispatcher.CheckAccess())
            {
                textBlock.Text = text;
            }
            else
            {
                textBlock.Dispatcher.Invoke(() => textBlock.Text = text);
            }
        }
        // バックグラウンドスレッドで更新
        new System.Threading.Thread(() =>
        {
            System.Threading.Thread.Sleep(1000);
            UpdateText("更新テキスト");
        }).Start();
        app.Run(window);
    }
}

(1秒後にTextBlockのテキストが「更新テキスト」に変わる)

using System;
using System.Collections.Generic;
class SafeList<T> : List<T>
{
    private bool _isEnumerating = false;
    public new IEnumerator<T> GetEnumerator()
    {
        _isEnumerating = true;
        try
        {
            foreach (var item in base.GetEnumerator())
            {
                yield return item;
            }
        }
        finally
        {
            _isEnumerating = false;
        }
    }
    public new void Add(T item)
    {
        if (_isEnumerating)
            throw new InvalidOperationException("列挙中のコレクション変更は許可されていません。");
        base.Add(item);
    }
    public new bool Remove(T item)
    {
        if (_isEnumerating)
            throw new InvalidOperationException("列挙中のコレクション変更は許可されていません。");
        return base.Remove(item);
    }
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        var list = new SafeList<int> { 1, 2, 3 };
        try
        {
            foreach (var item in list)
            {
                if (item == 2)
                {
                    list.Remove(item); // 例外が発生する
                }
            }
        }
        catch (InvalidOperationException ex)
        {
            Console.WriteLine(ex.Message);
        }
    }
}

列挙中のコレクション変更は許可されていません。

using System;
static class NullableExtensions
{
    public static bool TryGetValue<T>(this T? nullable, out T value) where T : struct
    {
        if (nullable.HasValue)
        {
            value = nullable.Value;
            return true;
        }
        value = default;
        return false;
    }
    public static bool IsNotNull<T>(this T obj) where T : class
    {
        return obj != null;
    }
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        int? nullableInt = 5;
        if (nullableInt.TryGetValue(out int val))
        {
            Console.WriteLine($"値は {val} です。");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("値がありません。");
        }
        string str = null;
        if (str.IsNotNull())
        {
            Console.WriteLine(str);
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("文字列はnullです。");
        }
    }
}

値は 5 です。
文字列はnullです。

using System;
using Microsoft.ApplicationInsights;
using Microsoft.ApplicationInsights.Extensibility;
class Program
{
    static void Main()
    {
        // Application Insightsのインストルメンテーションキーを設定
        var config = TelemetryConfiguration.CreateDefault();
        config.InstrumentationKey = "YOUR_INSTRUMENTATION_KEY";
        var telemetryClient = new TelemetryClient(config);
        try
        {
            ThrowInvalidOperation();
        }
        catch (InvalidOperationException ex)
        {
            // 例外をApplication Insightsに送信
            telemetryClient.TrackException(ex);
            telemetryClient.Flush();
            Console.WriteLine("例外をApplication Insightsに送信しました。");
        }
    }
    static void ThrowInvalidOperation()
    {
        throw new InvalidOperationException("不正な操作が行われました。");
    }
}

例外をApplication Insightsに送信しました。

using System;
using Serilog;
class Program
{
    static void Main()
    {
        Log.Logger = new LoggerConfiguration()
            .MinimumLevel.Debug()
            .WriteTo.Console()
            .WriteTo.File("logs/log-.txt", rollingInterval: RollingInterval.Day)
            .CreateLogger();
        try
        {
            ThrowInvalidOperation();
        }
        catch (InvalidOperationException ex)
        {
            // 例外を構造化ログとして記録
            Log.Error(ex, "InvalidOperationExceptionが発生しました。");
        }
        finally
        {
            Log.CloseAndFlush();
        }
    }
    static void ThrowInvalidOperation()
    {
        throw new InvalidOperationException("不正な操作が行われました。");
    }
}

[時間] [Error] InvalidOperationExceptionが発生しました。
System.InvalidOperationException: 不正な操作が行われました。
   at Program.ThrowInvalidOperation() in C:\Path\Program.cs:line XX
   at Program.Main() in C:\Path\Program.cs:line XX

Log.Logger = new LoggerConfiguration()
    .Enrich.WithThreadId()
    .Enrich.WithMachineName()
    .WriteTo.Console()
    .CreateLogger();

void SetAge(int age)
{
    if (age < 0 || age > 150)
        throw new ArgumentException("年齢は0から150の範囲で指定してください。", nameof(age));
}

void RemoveItem()
{
    if (_items.Count == 0)
        throw new InvalidOperationException("コレクションが空のため、削除できません。");
}

var stream = new System.IO.MemoryStream();
stream.Dispose();
try
{
    stream.ReadByte(); // ここでObjectDisposedExceptionが発生
}
catch (ObjectDisposedException ex)
{
    Console.WriteLine(ex.Message);
}

var list = new List<int> { 1, 2, 3 };
var enumerator = list.GetEnumerator();
list.Add(4);
try
{
    enumerator.MoveNext(); // ここでInvalidOperationExceptionが発生
}
catch (InvalidOperationException ex)
{
    Console.WriteLine(ex.Message);
}