通過鎖來實現同步

排它鎖主要用來保證，在一段時間內，只有一個線程可以訪問某一段代碼。兩種主要類型的排它鎖是lock和Mutex。Lock和Mutex相比構造起來更方便，運行的也更快。但是Mutex可以在同一個機器上的不同進程使用。

Monitor.Enter和Monitor.Exit

C#中的lock關鍵字，實際上是Monitor.Enter,Monitor.Exist的一個簡寫。在.NET 1.0,2.0,3.0 版本的c#中，lock會被編譯成如下代碼：

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Monitor.Enter(_locker); try { ????if?(_val2 != 0) Console.WriteLine(_val1 / _val2); ????_val2 = 0; } finally?{ Monitor.Exit(_locker); }

如果你沒有調用Monitor.Enter而直接調用Monitor.Exit會引發異常。

LockTaken版本：

想象一下上面這段代碼，如果再Monitor.Enter之后，try之前，線程出現了異常(比如被終止)，在這種情況下，finally中的Exit方法就永遠不會被執行，也就導致了這個鎖不會被釋放。為了避免這種情況，CLR 4.0的設計者重載了Monitor.Enter方法：

1	public?static?void?Enter (object?obj,?ref?bool?lockTaken);

?

如果當前線程由于某些異常導致鎖沒有被獲取到，lockTake值會為false，因此在CLR 4.0中，lock會被解釋成如下代碼：

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bool?lockTaken =?false; try { ? ????Monitor.Enter(_locker,?ref?lockTaken); ? ????// Do your stuff... } ? finally?{?if?(lockTaken) Monitor.Exit(_locker); }

TryEnter

Monitor也提供了了一個TryEnter方法，允許你設置一個超時時間，避免當前線程長時間獲取不到鎖而一直等待。

選擇正確的同步對象

你需要選擇一個對所有線程都可見的對象進行lock(obj)來確保程序能夠按照你的意圖執行。如果你不了解C#語言中的某些特性，lock可能不會按照你 期望來執行。

由于字符串的駐留機制，lock("string")不是一個好的選擇

Lock一個值類型不是一個好的選擇

Lock(typeof(..))不是一個好的選擇，因為System.Type的特性

什么時候使用lock

一個基本的規則，你需要對任意的寫操作，或者可修改的字段進行lock。即使是一個賦值操作，或者累加操作，你也不能假設他是線程安全的。

例如下面代碼不是線程安全的：

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class?ThreadUnsafe { ????static?int?_x; ????static?void?Increment() { _x++; } ????static?void?Assign() { _x = 123; } }

?

你需要這樣寫：

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class?ThreadSafe { ????static?readonly?object?_locker =?new?object(); ????static?int?_x; ? ????static?void?Increment() {?lock?(_locker) _x++; } ????static?void?Assign() {?lock?(_locker) _x = 123; } }

如果你看過一些BCL類庫里面的實現，你可以能會發現，某些情況下會使用InterLocked類，而不是lock，我們會在后面介紹。

關于嵌套鎖或者reentrant

你在閱讀一些文檔的時候，有的文檔可能會說lock或者Monitor.Enter是reentrant(可重入的)，那么我們如何理解reentrant呢？

想象下以下代碼：

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lock?(locker) ????lock?(locker) ????????lock?(locker) ????????{ ????????????// Do something... ????????}

?

或者是：

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Monitor.Enter(locker); Monitor.Enter(locker); Monitor.Enter(locker); // Do something... Monitor.Exit(locker); Monitor.Exit(locker); Monitor.Exit(locker);

這種情況下，只有在最后一個exit執行后，或者執行了相應次數的Exit后，locker才是可獲取的狀態。

Mutex

Mutex像c#中的lock一樣，但是在不同的進程中仍然可以使用。換句話說，Mutex是一個計算機級別的鎖。因此獲取這樣一個鎖要比Monitor慢很多。

示例代碼：

?

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using?System; using?System.Threading.Tasks; using?System.Threading; ? namespace?MultiThreadTest { ????class?OneAtATimePlease ????{ ????????static?void?Main() ????????{ ????????????// Naming a Mutex makes it available computer-wide. Use a name that's ????????????// unique to your company and application (e.g., include your URL). ? ????????????using?(var?mutex =?new?Mutex(false,?"oreilly.com OneAtATimeDemo")) ????????????{ ????????????????// Wait a few seconds if contended, in case another instance ????????????????// of the program is still in the process of shutting down. ? ????????????????if?(!mutex.WaitOne(TimeSpan.FromSeconds(3),?false)) ????????????????{ ????????????????????Console.WriteLine("Another app instance is running. Bye!"); ????????????????????return; ????????????????} ????????????????RunProgram(); ????????????} ????????} ? ????????static?void?RunProgram() ????????{ ????????????Console.WriteLine("Running. Press Enter to exit"); ????????????Console.ReadLine(); ????????} ????} }

Semaphore

Monitor和Mutex都是排他鎖，Semaphore我們常用的另外一種非排他的鎖。

我們用它來實現這樣一個例子：一個酒吧，最多能容納3人，如果客滿則需要等待，有客人離開，等待的人隨時可以進來。

示例代碼：

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using?System; using?System.Threading; ? class?TheClub??????// No door lists! { ????static?Semaphore _sem =?new?Semaphore(3, 3);????// Capacity of 3 ? ????static?void?Main() ????{ ????????for?(int?i = 1; i <= 5; i++)?new?Thread(Enter).Start(i); ? ????????Console.ReadLine(); ????} ? ????static?void?Enter(object?id) ????{ ????????Console.WriteLine(id +?" wants to enter"); ????????_sem.WaitOne(); ????????Console.WriteLine(id +?" is in!");???????????// Only three threads ????????Thread.Sleep(1000 * (int)id);???????????????// can be here at ????????Console.WriteLine(id +?" is leaving");???????// a time. ????????_sem.Release(); ????} }

?

使用Semaphore需要調用者來控制訪問資源，調用WaitOne來獲取資源，通過Release來釋放資源。開發者有責任確保資源能夠正確釋放。

Semaphore在限制同步訪問的時候非常有用，它不會像Monitor或者Mutex那樣當一個線程訪問某些資源時，其它所有線程都需要等，而是設置一個緩沖區，允許最多多少個線程同時進行訪問。

Semaphore也可以像Mutex一樣，跨進程進行同步。

?

本節主要總結了使用鎖進行同步，下一節將總結使用信號量進行同步。?????

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【转】细说.NET中的多线程 (四 使用锁进行同步)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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