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  • 理解C#的Lock语法意义

    一. 为什么要lock,lock了什么?

    当我们使用线程的时候,效率最高的方式当然是异步,即各个线程同时运行,其间不相互依赖和等待。但当不同的线程都需要访问某个资源的时候,就需要同步机制了,也就是说当对同一个资源进行读写的时候,我们要使该资源在同一时刻只能被一个线程操作,以确保每个操作都是有效即时的,也即保证其操作的原子性。lock是C#中最常用的同步方式,格式为lock(objectA){codeB} 。


    lock(objectA){codeB} 看似简单,实际上有三个意思,这对于适当地使用它至关重要:
    1. objectA被lock了吗?没有则由我来lock,否则一直等待,直至objectA被释放。
    2. lock以后在执行codeB的期间其他线程不能调用codeB,也不能使用objectA。
    3. 执行完codeB之后释放objectA,并且codeB可以被其他线程访问。


    二. lock(this)怎么了?


    我们看一个例子:

    class C1
        {
            private bool deadlocked = true;//这个方法用到了lock,我们希望lock的代码在同一时刻只能由一个线程访问
            public void LockMe(object o)
            {
                lock (locker)
                {
                    while (deadlocked)
                    {
                        deadlocked = (bool)o;
                        Console.WriteLine("Foo: I am locked :(");
                        Thread.Sleep(500);
                    }
                }
            }
    
            //所有线程都可以同时访问的方法
            public void DoNotLockMe()
            {
                Console.WriteLine("I am not locked :)");
            }
        }
    class Program
        {
            static void Main(string[] args)
            {
                C1 c1 = new C1();
                //在t1线程中调用LockMe,并将deadlock设为true(将出现死锁)
                Thread t1 = new Thread(c1.LockMe);
                t1.Start(true);
                Thread.Sleep(100);
                //在主线程中lock c1
                lock (c1)
                {
                    //调用没有被lock的方法
                    c1.DoNotLockMe();
                    //调用被lock的方法,并试图将deadlock解除
                    c1.LockMe(false);
                }
            }
        }

      程序运行结果如上图所示。在t1线程中,LockMe调用了lock(this), 也就是Main函数中的c1,这时候在主线程中调用lock(c1)时,必须要等待t1中的lock块执行完毕之后才能访问c1,即所有c1相关的操作都无法完成,于是我们看到连c1.DoNotLockMe()都没有执行。

      让我们把C1的代码稍作改动,mian()主函数里面的代码保持不变:

    class C1
        {
            private bool deadlocked = true;
            private object locker = new object();
            //这个方法用到了lock,我们希望lock的代码在同一时刻只能由一个线程访问
            public void LockMe(object o)
            {
                lock (locker)
                {
                    while (deadlocked)
                    {
                        deadlocked = (bool)o;
                        Console.WriteLine("Foo: I am locked :(");
                        Thread.Sleep(500);
                    }
                }
            }
    
            //所有线程都可以同时访问的方法
            public void DoNotLockMe()
            {
                Console.WriteLine("I am not locked :)");
            }
        }

      程序运行结果如上图所示。这次我们使用一个私有成员作为锁定变量(locker),在LockMe中仅仅锁定这个私有locker,而不是整个对象。这时候重新运行程序,可以看到虽然t1出现了死锁,DoNotLockMe()仍然可以由主线程访问;LockMe()依然不能访问,原因是其中锁定的locker还没有被t1释放。

    关键点:
      1. lock(this)的缺点就是在一个线程(例如本例的t1)通过执行该类的某个使用"lock(this)"的方法(例如本例的LockMe())锁定某对象之后, 导致整个对象无法被其他线程(例如本例的主线程)访问 - 因为很多人在其他线程(例如本例的主线程)中使用该类的时候会使用类似lock(c1)的代码。
      2. 锁定的不仅仅是lock段里的代码,锁本身也是线程安全的。
      3. 我们应该使用不影响其他操作的私有对象作为locker。
      4. 在使用lock的时候,被lock的对象(locker)一定要是引用类型的,如果是值类型,将导致每次lock的时候都会将该对象装箱为一个新的引用对象(事实上如果使用值类型,C#编译器(3.5.30729.1)在编译时就会给出一个错误)。

    C#的值类型包括:结构体(数值类型,bool型,用户定义的结构体),枚举,可空类型。C#的引用类型包括:数组,用户定义的类、接口、委托,object,字符串。

    因此,如果有以下定义:
    class A
    {
    }
    struct S
    {
    }
    int i;
    object o;
    string str;
    A a=new A();
    S s=new S();
    则有下面的语法正确或者错误说明,敬请注意。
    lock(i){}//错误
    lock(o){}//正确
    lock(str){}//正确
    lock(a){}//正确
    lock(s){}//错误

      Lock语句根本使用的就是Monitor.Enter和Monitor.Exit,也就是说lock(this)时执行Monitor.Enter(this),大括号结束时执行Monitor.Exit(this).他的意义在于什么呢,对于任何一个对象来说,他在内存中的第一部分放置的是所有方法的地址,第二部分放着一个索引,他指向CLR中的SyncBlock Cache区域中的一个SyncBlock.什么意思呢?就是说,当你执行Monitor.Enter(Object)时,如果object的索引值为负数,就从SyncBlock Cache中选区一个SyncBlock,将其地址放在object的索引中。这样就完成了以object为标志的锁定,其他的线程想再次进行Monitor.Enter(object)操作,将获得object为正数的索引,然后就等待。直到索引变为负数,即线程使用Monitor.Exit(object)将索引变为负数。

    system.threading.monitor.enter(x);
    try 
    {
       ...
    }
    finally 
    {
       system.threading.monitor.exit(x);
    }

      某些系统类提供专门用于锁定的成员。例如,Array 类型提供 SyncRoot。许多集合类型也提供 SyncRoot。而自定义类推荐用私有的只读静态对象,比如:

      private static readonly object obj = new object();

      为什么要设置成只读的呢?这时因为如果在lock代码段中改变obj的值,其它线程就畅通无阻了,因为互斥锁的对象变了,object.ReferenceEquals必然返回false。

     其它参考连接:

    http://www.jb51.net/article/57220.htm

    http://www.2cto.com/kf/201110/108043.html

    http://www.csharpwin.com/csharpspace/12362r6119.shtml

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/rainbow70626/p/4495483.html
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