C#中Lock的秘密

Posted 2021-06-27 dotNET跨平台

一、概要

本文主要讲解在c#中lock关键字的用法以及需要注意的坑。帮助大家避免使用不当造成的bug。

作用：lock 关键字可以用来确保代码块完成运行，而不会被其他线程中断。它可以把一段代码定义为互斥段（critical p），互斥段在一个时刻内只允许一个线程进入执行，而其他线程必须等待。这是通过在代码块运行期间为给定对象获取互斥锁来实现的。在多线程中，每个线程都有自己的资源，但是代码区是共享的，即每个线程都可以执行相同的函数。这可能带来的问题就是几个线程同时执行一个函数，导致数据的混乱，产生不可预料的结果，因此我们必须避免这种情况的发生。

缺点： 多线程中频繁使用lock会造成性能损耗。

二、详细内容

（1）使用

以下是lock在单例中使用的，大家可以看到在Instance中有两个if判断_instance是否为空。为什么？因为lock在执行的过程中会有性能损耗如果已经初始化过了之后就不要在走lock加锁了，多线程中只读单例 对象是不会造成‘脏读’数据的。那么最外层的if就完美避免了lock的缺点。

public class Demo1
{
    private static readonly object _lockObj = new object();
    private static Demo1 _instance;
    public static Demo1 Instance
    {
        get
        {
            if (_instance == null)
            {
                lock (_lockObj)
                {
                    if (_instance == null)
                    {
                        _instance = new Demo1();
                    }
                }
            }
            return _instance;
        }
    }
    private Demo1() { }
    public List<string> GetData() 
    {
        return new List<string>();
    }
}

（2）注意事项及原理

2.1注意事项

当同步对共享资源的线程访问时，请锁定专用对象实例（例如，private readonly object balanceLock = new object();）或另一个不太可能被代码无关部分用作 lock 对象的实例。避免对不同的共享资源使用相同的 lock 对象实例，因为这可能导致死锁或锁争用。具体而言，避免将以下对象用作 lock 对象：

• this（调用方可能将其用作 lock）。

• Type 实例（可以通过 typeof 运算符或反射获取）。

• 字符串实例，包括字符串文本，（这些可能是暂存的）。

• 尽可能缩短持有锁的时间，以减少锁争用。

• 在 lock 语句的正文中不能使用 await 运算符。

2.2原理(以下内容比较浅显，太深究内容一篇文章写不完)

Q1：大家会注意到，为什么要在lock的圆括号里放一个引用类型object？为什么不可以放一个值类型例如int？

A1：因为如果使用了值类型例如int作为lock锁定的对象，lock圆括号中的入参是object类型当传入了值类型会对传入的对象类型进行转换，那么在IL层面会对值类型进行一次装箱（box）操作。那么这种情况下就不具备lock锁定需要用到专用对象的稳定性了。

IL_0002:ldloc.0
IL_0003:box  [mscorlib]System.Int32

A2：第二个原因这个就需要追溯到“值类型”和“引用类型”的基类，大家都知道引用类型的基类是object、值类型的基类是ValueType这两种基类本质的区别如下：

• 值类型：构造中不包含同步块索引。

• 引用类型：构造中包含同步块索引。

除了c#语法不支持以外它不适宜作为lock圆括号中的锁定对象的原因就是没有同步块索引。