C#多線程系列之多線程鎖lock和Monitor
1，Lock
lock 用於讀一個引用類型進行加鎖，同一時刻內隻有一個線程能夠訪問此對象。lock 是語法糖，是通過 Monitor 來實現的。
Lock 鎖定的對象，應該是靜態的引用類型（字符串除外）。
實際上字符串也可以作為鎖的對象使用，隻是由於字符串對象的特殊性，可能會造成不同位置的不同線程沖突。
如果你能保證字符串的唯一性，例如 Guid 生成的字符串，也是可以作為鎖的對象使用的(但不建議)。
鎖的對象也不一定要靜態才行，也可以通過類實例的成員變量，作為鎖對象。
lock 原型
lock 是 Monitor 的語法糖，生成的代碼對比：
lock (x)
{
// Your code...
}
object __lockObj = x;
bool __lockWasTaken = false;
try
{
System.Threading.Monitor.Enter(__lockObj, ref __lockWasTaken);
// Your code...
}
finally
{
if (__lockWasTaken) System.Threading.Monitor.Exit(__lockObj);
}
這裡先不理會 Monitor，後面再說。
lock 編寫實例
首先，如果像下面這樣寫的話，拉出去打 si 吧。
public void MyLock()
{
object o = new object();
lock (o)
{
//
}
}
下面編寫一個簡單的鎖，示例如下：
class Program
{
private static object obj = new object();
private static int sum = 0;
static void Main(string[] args)
{
Thread thread1 = new Thread(Sum1);
thread1.Start();
Thread thread2 = new Thread(Sum2);
thread2.Start();
while (true)
{
Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString()}:" + sum);
Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(1));
}
}
public static void Sum1()
{
sum = 0;
lock (obj)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
sum += i;
Console.WriteLine("Sum1");
Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
}
}
}
public static void Sum2()
{
sum = 0;
lock (obj)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
sum += 1;
Console.WriteLine("Sum2");
Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
}
}
}
}
類將自己設置為鎖， 這可以防止惡意代碼對公共對象采用做鎖。
例如：
public void Access()
{
lock(this) {}
}
鎖可以阻止其它線程執行鎖塊(lock(o){})中的代碼，當鎖定時，其它線程必須等待鎖中的線程執行完成並釋放鎖。但是這可能會給程序帶來性能影響。
鎖不太適合I/O場景，例如文件I/O，繁雜的計算或者操作比較持久的過程，會給程序帶來很大的性能損失。
10 種優化鎖的性能方法： http://www.thinkingparallel.com/2007/07/31/10-ways-to-reduce-lock-contention-in-threaded-programs/
2，Monitor
此對象提供同步訪問對象的機制；Monotor 是一個靜態類型，其方法比較少，常用方法如下：
| 操作 | 說明 |
|---|---|
| Enter， TryEnter | 獲取對象的鎖。 此操作還標記關鍵節的開頭。 其他任何線程都不能輸入臨界區，除非它使用不同的鎖定對象執行臨界區中的說明。 |
| Wait | 釋放對象的鎖，以允許其他線程鎖定並訪問對象。 調用線程會等待另一個線程訪問對象。 使用脈沖信號通知等待線程關於對象狀態的更改。 |
| Pulse 、PulseAll | 將信號發送到一個或多個等待線程。 信號通知等待線程：鎖定對象的狀態已更改，鎖的所有者已準備好釋放該鎖。 正在等待的線程置於對象的就緒隊列中，因此它可能最終接收對象的鎖。 線程鎖定後，它可以檢查對象的新狀態，以查看是否已達到所需的狀態。 |
| Exit | 釋放對象的鎖。 此操作還標記受鎖定對象保護的臨界區的結尾。 |
怎麼用呢
下面是一個很簡單的示例：
private static object obj = new object();
private static bool acquiredLock = false;
public static void Test()
{
try
{
Monitor.Enter(obj, ref acquiredLock);
}
catch { }
finally
{
if (acquiredLock)
Monitor.Exit(obj);
}
}
Monitor.Enter 鎖定 obj 這個對象，並且設置 acquiredLock 為 true，告訴別人 obj 已經被鎖定。
最後結束時，判斷 acquiredLock ，釋放鎖，並設置 acquiredLock 為 false。
解釋一下
臨界區：指被某些符號包圍的范圍。例如 {} 內。
Monitor 對象的 Enter 和 Exit 方法來標記臨界區的開頭和結尾。
Enter() 方法獲取鎖後，能夠保證隻有單個線程能夠使用臨界區中的代碼。使用 Monitor 類，最好搭配 try{...}catch{...}finally{...} 來使用，因為如果獲取到鎖但是沒有釋放鎖的話，會導致其它線程無限阻塞，即發生死鎖。
一般來說，lock 關鍵字夠用瞭。
示例
下面示范瞭多個線程如何使用 Monitor 來實現鎖：
private static object obj = new object();
private static bool acquiredLock = false;
static void Main(string[] args)
{
new Thread(Test1).Start();
Thread.Sleep(1000);
new Thread(Test2).Start();
}
public static void Test1()
{
try
{
Monitor.Enter(obj, ref acquiredLock);
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
Console.WriteLine("Test1正在鎖定資源");
Thread.Sleep(1000);
}
}
catch { }
finally
{
if (acquiredLock)
Monitor.Exit(obj);
Console.WriteLine("Test1已經釋放資源");
}
}
public static void Test2()
{
bool isGetLock = false;
Monitor.Enter(obj);
try
{
Monitor.Enter(obj, ref acquiredLock);
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
Console.WriteLine("Test2正在鎖定資源");
Thread.Sleep(1000);
}
}
catch { }
finally
{
if (acquiredLock)
Monitor.Exit(obj);
Console.WriteLine("Test2已經釋放資源");
}
}
設置獲取鎖的時效
如果對象已經被鎖定，另一個線程使用 Monitor.Enter 對象，就會一直等待另一個線程解除鎖定。
但是，如果一個線程發生問題或者出現死鎖的情況，鎖一直被鎖定呢？或者線程具有時效性，超過一段時間不執行，已經沒有瞭意義呢？
我們可以通過 Monitor.TryEnter() 來設置等待時間，超過一段時間後，如果鎖還沒有釋放，就會返回 false。
改造上面的示例如下：
private static object obj = new object();
private static bool acquiredLock = false;
static void Main(string[] args)
{
new Thread(Test1).Start();
Thread.Sleep(1000);
new Thread(Test2).Start();
}
public static void Test1()
{
try
{
Monitor.Enter(obj, ref acquiredLock);
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
Console.WriteLine("Test1正在鎖定資源");
Thread.Sleep(1000);
}
}
catch { }
finally
{
if (acquiredLock)
Monitor.Exit(obj);
Console.WriteLine("Test1已經釋放資源");
}
}
public static void Test2()
{
bool isGetLock = false;
isGetLock = Monitor.TryEnter(obj, 500);
if (isGetLock == false)
{
Console.WriteLine("鎖還沒有釋放，我不幹活瞭");
return;
}
try
{
Monitor.Enter(obj, ref acquiredLock);
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
Console.WriteLine("Test2正在鎖定資源");
Thread.Sleep(1000);
}
}
catch { }
finally
{
if (acquiredLock)
Monitor.Exit(obj);
Console.WriteLine("Test2已經釋放資源");
}
}
到此這篇關於C#多線程系列之多線程鎖lock和Monitor的文章就介紹到這瞭。希望對大傢的學習有所幫助，也希望大傢多多支持WalkonNet。