C# 理解lock

本文為轉載 。。

一. 為什么要lock，lock了什么？

當我們使用線程的時候，效率最高的方式當然是異步，即各個線程同時運行，其間不相互依賴和等待。但當不同的線程都需要訪問某個資源的時候，就需要同步機制了，也就是說當對同一個資源進行讀寫的時候，我們要使該資源在同一時刻只能被一個線程操作，以確保每個操作都是有效即時的，也即保證其操作的原子性。lock是C#中最常用的同步方式，格式為lock(objectA){codeB} 。

lock(objectA){codeB} 看似簡單，實際上有三個意思，這對於適當地使用它至關重要：
1. objectA被lock了嗎？沒有則由我來lock，否則一直等待，直至objectA被釋放。
2. lock以后在執行codeB的期間其他線程不能調用codeB，也不能使用objectA。
3. 執行完codeB之后釋放objectA，並且codeB可以被其他線程訪問。

二. lock(this)怎么了？

我們看一個例子：

using System;
using System.Threading;
namespace Namespace1
{
    class C1
    {
        private bool deadlocked = true;
        //這個方法用到了lock，我們希望lock的代碼在同一時刻只能由一個線程訪問
        public void LockMe(object o)
        {
            lock (this)
            {
                while(deadlocked)
                {
                    deadlocked = (bool)o;
                    Console.WriteLine("Foo: I am locked :(");
                    Thread.Sleep(500);
                }
            }
        }
        //所有線程都可以同時訪問的方法
        public void DoNotLockMe()
        {
            Console.WriteLine("I am not locked :)");
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            C1 c1 = new C1();
            //在t1線程中調用LockMe，並將deadlock設為true（將出現死鎖）
            Thread t1 = new Thread(c1.LockMe);
            t1.Start(true);
            Thread.Sleep(100);
            //在主線程中lock c1
            lock (c1)
            {
                //調用沒有被lock的方法
                c1.DoNotLockMe();
                //調用被lock的方法，並試圖將deadlock解除
                c1.LockMe(false);
            }
        }
    }

 

在t1線程中，LockMe調用了lock(this), 也就是Main函數中的c1，這時候在主線程中調用lock(c1)時，必須要等待t1中的lock塊執行完畢之后才能訪問c1，即所有c1相關的操作都無法完成，於是我們看到連c1.DoNotLockMe()都沒有執行。

把C1的代碼稍作改動：

    class C1
    {
        private bool deadlocked = true;
        private object locker = new object();
        //這個方法用到了lock，我們希望lock的代碼在同一時刻只能由一個線程訪問
        public void LockMe(object o)
        {
            lock (locker)
            {
                while(deadlocked)
                {
                    deadlocked = (bool)o;
                    Console.WriteLine("Foo: I am locked :(");
                    Thread.Sleep(500);
                }
            }
        }
        //所有線程都可以同時訪問的方法
        public void DoNotLockMe()
        {
            Console.WriteLine("I am not locked :)");
        }
    }

 

這次我們使用一個私有成員作為鎖定變量(locker)，在LockMe中僅僅鎖定這個私有locker，而不是整個對象。這時候重新運行程序，可以看到雖然t1出現了死鎖，DoNotLockMe()仍然可以由主線程訪問；LockMe()依然不能訪問，原因是其中鎖定的locker還沒有被t1釋放。

關鍵點：
1. lock(this)的缺點就是在一個線程（例如本例的t1）通過執行該類的某個使用"lock(this)"的方法(例如本例的LockMe())鎖定某對象之后, 導致整個對象無法被其他線程(例如本例的主線程)訪問 - 因為很多人在其他線程(例如本例的主線程)中使用該類的時候會使用類似lock(c1)的代碼。
2. 鎖定的不僅僅是lock段里的代碼，鎖本身也是線程安全的。
3. 我們應該使用不影響其他操作的私有對象作為locker。
4. 在使用lock的時候，被lock的對象(locker)一定要是引用類型的，如果是值類型，將導致每次lock的時候都會將該對象裝箱為一個新的引用對象(事實上如果使用值類型，C#編譯器(3.5.30729.1)在編譯時就會給出一個錯誤)。