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.Enter 和 Monitor.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：

  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 this 或 typeof(TypeName) 来避免不必要的锁竞争。

2. Monitor 类

• 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：

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

3. Mutex 类

• 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：

  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：

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

5. Semaphore 和 SemaphoreSlim

• 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)：

  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。