- 01
 - 02
 - 03
 - 04
 - 05
 - 06
 - 07
 - 08
 - 09
 - 10
 - 11
 - 12
 - 13
 - 14
 - 15
 - 16
 - 17
 - 18
 - 19
 - 20
 - 21
 - 22
 - 23
 - 24
 - 25
 - 26
 - 27
 - 28
 - 29
 - 30
 - 31
 - 32
 - 33
 - 34
 - 35
 - 36
 - 37
 
                        class OneAtATimePlease
  {
    private static object lok = new object();
    static void Main()
    {
      Dictionary<int, string> d = new Dictionary<int, string>();
      Thread t = new Thread(new ParameterizedThreadStart(Fill));
      Thread t2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(Fill));
      t.Start(d);
      t2.Start(d);
      t.Join();
      t2.Join();
      foreach (var i in d)
      {
        Console.WriteLine(i.Key + " " + i.Value);
      }
    }
    public static void Fill(object lo)
    {
      Dictionary<int, string> d = (Dictionary<int, string>)lo;
      for (int i = 0; i < 10; i++)
      {
        Random r = new Random(i*4);
        int v = r.Next(0, 10);
        if (!d.ContainsKey(v))
        {
          lock (lok)
          {
            d.Add(v, "Hello from thread: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
          }
        }
      }
    }
  }
                                 
        
А по делу - строку 28 надо бы внести под лок, ибо классический race condition. Да и вместо статического лока можно бы лочиться об саму мапу.
P.S. А вообще, в шарпике же всяко есть какой-то аналог жабьего ConcurrentHashMap с его putIfAbsent()?
К этому моменту треды остановлены, и по жабьей терминологии (не знаю как у вас в модели памяти шарпика это называется, но по идее должно быть что-то близкое) "завершение run() в треде happens before возврата управления из join()", поэтому все изменения словаря, внесенные тредами, гарантированно видны форичу, и какой-либо дополнительной синхронизации не требуется.
ContainsKey да, надо внести, иначе имеем классический race condition.