C#原子操作 Lock用法

C# 理解lock

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：

using System;
using System.Threading;

namespace Namespace1
{
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 (this)
{
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);
}
}
}

复制代码
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。

把C1的代码稍作改动：

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 :)");
}
}

复制代码
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)。