C#開發者（面試者）都會遇到lock(Monitor)，Mutex，Semaphore，SemaphoreSlim這四個與鎖相關的C#類型，本文期望以最簡潔明了的方式闡述四種對象的區別。
什么叫線程安全？
教條式理解
如果代碼在多線程環境中運行的結果與 單線程運行結果一樣，其他變量值也和預期是一樣的，那么線程就是安全的；
線程不安全就是不提供數據訪問保護，可能出現多個線程先后修改數據造成的結果是臟數據。
實際場景理解
兩個線程都為集合增加元素，我們錯誤的理解即使是多線程也總有先后順序吧，集合的兩個位置先后塞進去就完了；實際上集合增加元素這個行為看起來簡單，實際並不一定是原子操作。
在添加一個元素的時候，它可能會有兩步來完成：
- 在 Items[Size] 的位置存放此元素；
- 增大 Size 的值。
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在單線程運行的情況下，如果 Size = 0，添加一個元素后，此元素在位置0，之后設置Size=1；
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如果是在多線程場景下，有兩個線程，線程A先將元素存放在位置0，但是此時CPU調度線程A暫停，線程B得到運行機會；線程B也向此ArrayList添加元素，因為此時Size仍然等於0 （注意哦，我們假設添加元素是經過兩個步驟，而線程A僅僅完成了步驟1），所以線程B也將元素存放在位置0。然后線程A和線程B都繼續運行，都增加 Size 的值。 那好，我們來看看ArrayList的情況，元素實際上只有一個，存放在位置 0，而Size卻等於2，形成了臟數據，這種就定義為對ArrayList的新增元素操作是線程不安全的。
線程安全這個問題不單單存在於集合類，我們始終要記得：
Never ever modify a shared resource by multipie threads unless resource is thread-safe.
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我們對SqlServer，Mongodb，對HttpContext的訪問都會涉及thread-safe, 利用C# mongodb driver操作Mongo打包時常用操作是線程安全的，Only a few of the C# Driver classes are thread safe. Among them: MongoServer, MongoDatabase, MongoCollection and MongoGridFS.
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對於HttpContext 靜態屬性的操作是線程安全的： Any public static members of this type （HttpContext） are thread safe， any instance members are not guaranteed to be thread safe. 我們常用的是HttpContext.Current
各語言推出了適用於不同范圍的線程同步技術來預防以上臟數據（實現線程安全）。
C#線程同步技術
話不多說， 給出大圖：
四象限對象的區別：
該線程同步技術
- 支持線程進入的個數
- 是否跨進程支持
上半區 lock（Monitor）, Mutex（中文稱為互斥鎖）都只支持單線程進入被保護代碼，其他線程則必須等待進入的線程完成 {Critical Section}
下半區SemaphoreSlim、Semaphore（中文稱為信號量）支持並發多線程進入被保護代碼，對象在初始化時會指定 最大信號燈數量，當線程請求訪問資源，信號量遞減，而當他們釋放時，信號量計數又遞增。
左半區lock (Monitor)、SemaphoreSlim 是CRL對象， 進程內線程同步； 右半區Mutex，Semaphore都繼承自WaitHandle對象，支持命名，是內核對象，在系統級別能支持進程間線程同步。
進程間線程同步不多見（分布式鎖的場景越來越多，這里按下不表），啰嗦一下常見的進程內線程同步技術：
① lock（Monitor）
開發者最常用的lock關鍵字，使用方式相當簡單，對於單進程內線程同步相當有效，
實際上lock是Monitor的語法糖，實際的編譯代碼如下：
object __lockObj = x; bool __lockWasTaken = false; try { System.Threading.Monitor.Enter(__lockObj, ref __lockWasTaken); // Your code... } finally { if (__lockWasTaken) System.Threading.Monitor.Exit(__lockObj); }
一般使用私有靜態對象作為lock（Monitor）線程同步的同步對象，那配合lock完成代碼鎖定的那個對象到底起什么作用呢？
這里面有個SyncBlockIndex的概念，新建的托管堆在內存表現如下：
每個堆對象： 函數表指針（這也是一個重要知識點，用於在多態中判斷對象到底是哪個類型）、同步塊索引、對象字段；
其中同步塊索引是lock解決線程同步的關鍵，SyncBlockIndex是一個地址指針（傳送門）；
新創建的對象objLock， 其SyncBlockindex =-1， 不指向任何有效同步塊；
調用靜態類Monitor.Enter(objLock), CRL會尋找一個空閑SyncBlock並將objLock對象的SyncBlockIndex指向該塊， 例如上圖中ObjectA，ObjectC的SyncBlockIndex指向了2個SyncBlock；
Exit(objLock)會將objLock對象的SyncBlockIndex重新賦為 -1， 釋放出來的SyncBlock可以在將來被其他對象SyncBlockIndex引用。
② lock（Monitor） vs SemaphoreSlim
兩者都是進程內線程同步技術，SemaphoreSlim信號量支持多線程進入；
另外SemaphoreSlim 有異步等待方法，支持在異步代碼中線程同步， 能解決在async code中無法使用lock語法糖的問題;
// 實例化單信號量 static SemaphoreSlim semaphoreSlim = new SemaphoreSlim(1,1); // 異步等待進入信號量，如果沒有線程被授予對信號量的訪問權限，則進入執行保護代碼；否則此線程將在此處等待，直到信號量被釋放為止 await semaphoreSlim.WaitAsync(); try { await Task.Delay(1000); } finally { // 任務准備就緒后，釋放信號燈。【准備就緒時始終釋放信號量】至關重要，否則我們將獲得永遠被鎖定的信號量
// 這就是為什么在try ... finally子句中進行發布很重要的原因；程序執行可能會崩潰或采用其他路徑，這樣可以保證執行 semaphoreSlim.Release(); }
總結：
從宏觀上掌握 Monitor，Mutex， SemaphoreSlim，Semaphore的區別有利於形成【線程同步知識體系】；
文章着重記錄 進程內線程同步技術。