C# 中的锁

在C#中,实现线程同步和锁定有多种方式。以下是一些常见的锁机制及其详细介绍:

1. lock 关键字

  • 描述 :这是最简单且常用的同步方法。lock 实际上是对 Monitor.EnterMonitor.Exit 的封装,确保即使发生异常也会正确释放锁。

  • 使用场景:适用于需要保护共享资源不被多个线程同时访问的场合。

  • 示例代码

    csharp 复制代码
    private readonly object lockObject = new object();
    
    public void CriticalSection()
    {
        lock (lockObject)
        {
            // 临界区代码
        }
    }
  • 注意点 :只能对引用类型加锁;不要使用公共对象如 thistypeof(TypeName) 来避免不必要的锁竞争。

2. Monitor

  • 描述 :提供了比 lock 更细粒度的控制,允许尝试获取锁(TryEnter)以及指定等待时间等高级功能。

  • 使用场景:当你需要更多关于如何获取锁的控制时使用。

  • 示例代码

    csharp 复制代码
    Monitor.Enter(lockObject);
    try
    {
        // 临界区代码
    }
    finally
    {
        Monitor.Exit(lockObject);
    }

3. Mutex

  • 描述 :互斥量,可以在进程间提供同步。与 Monitor 相比,Mutex 可以跨应用程序域甚至跨进程工作。

  • 使用场景:适合需要跨进程同步的场景。

  • 示例代码

    csharp 复制代码
    using (var mutex = new Mutex(false, "MyMutex"))
    {
        mutex.WaitOne();
        try
        {
            // 临界区代码
        }
        finally
        {
            mutex.ReleaseMutex();
        }
    }

4. ReaderWriterLockSlim

  • 描述:允许多个线程同时读取数据,但写入时必须独占访问。对于读多写少的情况特别有效。

  • 使用场景:当资源主要被读取而较少修改时。

  • 示例代码

    csharp 复制代码
    var rwLock = new ReaderWriterLockSlim();
    
    rwLock.EnterReadLock();
    try
    {
        // 读操作
    }
    finally
    {
        rwLock.ExitReadLock();
    }
    
    rwLock.EnterWriteLock();
    try
    {
        // 写操作
    }
    finally
    {
        rwLock.ExitWriteLock();
    }

5. SemaphoreSemaphoreSlim

  • 描述 :信号量限制了可以同时访问某一资源或资源池的线程数量。SemaphoreSlim 是轻量级版本,适用于单进程环境。

  • 使用场景:当你想要控制同时访问特定资源的最大线程数时。

  • 示例代码 (SemaphoreSlim):

    csharp 复制代码
    var semaphore = new SemaphoreSlim(3); // 最大并发数为3
    
    semaphore.Wait();
    try
    {
        // 资源访问代码
    }
    finally
    {
        semaphore.Release();
    }

每种锁都有其适用的场景,选择正确的锁机制可以帮助你有效地管理线程间的同步问题,并提高程序的性能和稳定性。理解这些锁的工作原理和应用场景是编写高效、可靠的多线程应用程序的关键。

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