C# 锁汇总
一、前言本文章汇总c#中常见的锁，基本都列出了该锁在微软官网的文章，一些不常用的锁也可以参考微软文章左侧的列表，方便温习回顾。
二、锁的分类
2.1、用户模式锁
1、volatile 关键字
volatile 并没有实现真正的线程同步，操作级别停留在变量级别并非原子级别，对于单系统处理器中，变量存储在主内存中，没有机会被别人修改。但是如果是多处理器，可能就会有问题，因为每个处理器都有单独的data cache，数据更新不一定立刻被写回到主存，可能会造成不同步。
参考：valatile 微软官网文章。
2、Spinlock 旋转锁
Spinlock 是内核中提供的一种比较常见的锁机制，自旋锁是“原地等待”的方式解决资源冲突的，即，一个线程获取了一个自旋锁后，另外一个线程期望获取该自旋锁则获取不到，只能够原地“打转”（忙等待）。由于自旋锁的这个忙等待的特性，注定了它使用场景上的限制 ：自旋锁不应该被长时间的持有（消耗 CPU 资源）。
参考：Spinlock 微软官网文章。
2.2、内核模式锁
1、事件锁
自动事件锁：AutoResetEvent
WaitOne()进入等待，Set()会释放当前锁给一个等待线程。
var are = new AutoResetEvent(true);
are.WaitOne();
//...
are.Set();
手动事件锁：ManualResetEvent
WaitOne()进入等待，Set()会释放当前锁给所有等待线程。
var mre = new ManualResetEvent(false);
mre.WaitOne();//批量拦截，后续的省略号部分是无序执行的。
//...
mre.Set();//一次释放给所有等待线程参考：ManuaResetEvent 微软官网文章。
2、信号量
信号量：Semaphore
信号量可以控制同时通过的线程数以及总的线程数。
//第一个参数表示同时可以允许的线程数，比如1表示每次只允许一个线程通过，
//第二个是最大值，比如8表示最多有8个线程。
var semaphore = new Semaphore(1, 8);参考：Semaphore 微软官网文章。
3、互斥锁
互斥锁：Mutex
Mutex和Monitor很接近，但是没有Monitor.Pulse,Wait,PulseAll的唤醒功能，他的优点是可以跨进程，可以在同一台机器甚至远程机器人的不同进程间共用一个互斥体。
var mutex = new Mutex();
mutex.WaitOne();
//...
mutex.ReleaseMutex(); 参考：Mutex 微软官网文章。
4、读写锁
读写锁：ReaderWriterLock
不要使用ReaderWriterLock，该类有问题（死锁、性能），请使用ReaderWriterLockSlim
.NET Framework有两个读取器-编写器锁，ReaderWriterLockSlim以及ReaderWriterLock。 建议对所有新开发的项目使用 ReaderWriterLockSlim。 虽然 ReaderWriterLockSlim 类似于 ReaderWriterLock，但不同之处在于，前者简化了递归规则以及锁状态的升级和降级规则。 ReaderWriterLockSlim 避免了许多潜在的死锁情况。 另外，ReaderWriterLockSlim 的性能显著优于 ReaderWriterLock。
参考：ReaderWriterLock 微软官网文章。
读写锁：ReaderWriterLockSlim
https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gifhttps://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ExpandedBlockStart.gif//源码摘录自微软官网
using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Collections.Generic;
public class SynchronizedCache
{
private ReaderWriterLockSlim cacheLock = new ReaderWriterLockSlim();
private Dictionary<int, string> innerCache = new Dictionary<int, string>();
public int Count
{ get { return innerCache.Count; } }
public string Read(int key)
{
cacheLock.EnterReadLock();
try
{
return innerCache;
}
finally
{
cacheLock.ExitReadLock();
}
}
public void Add(int key, string value)
{
cacheLock.EnterWriteLock();
try
{
innerCache.Add(key, value);
}
finally
{
cacheLock.ExitWriteLock();
}
}
public bool AddWithTimeout(int key, string value, int timeout)
{
if (cacheLock.TryEnterWriteLock(timeout))
{
try
{
innerCache.Add(key, value);
}
finally
{
cacheLock.ExitWriteLock();
}
return true;
}
else
{
return false;
}
}
public AddOrUpdateStatus AddOrUpdate(int key, string value)
{
cacheLock.EnterUpgradeableReadLock();
try
{
string result = null;
if (innerCache.TryGetValue(key, out result))
{
if (result == value)
{
return AddOrUpdateStatus.Unchanged;
}
else
{
cacheLock.EnterWriteLock();
try
{
innerCache = value;
}
finally
{
cacheLock.ExitWriteLock();
}
return AddOrUpdateStatus.Updated;
}
}
else
{
cacheLock.EnterWriteLock();
try
{
innerCache.Add(key, value);
}
finally
{
cacheLock.ExitWriteLock();
}
return AddOrUpdateStatus.Added;
}
}
finally
{
cacheLock.ExitUpgradeableReadLock();
}
}
public void Delete(int key)
{
cacheLock.EnterWriteLock();
try
{
innerCache.Remove(key);
}
finally
{
cacheLock.ExitWriteLock();
}
}
public enum AddOrUpdateStatus
{
Added,
Updated,
Unchanged
};
~SynchronizedCache()
{
if (cacheLock != null) cacheLock.Dispose();
}
}ReaderWriterLockSlim示例参考：ReaderWriterLockSlim 微软官网文章。
2.3、动态计数锁
1、动态计数锁：CountdownEvent
限制线程数的一个机制，而且这个也是比较常用的（同属于信号量的一种）。
https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gifhttps://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ExpandedBlockStart.gifvar cde = new CountdownEvent(10);
//重置当前ThreadCount上限
cde.Reset(10);
for(int i=0; i<10; i++)
{
Task.Factory.StartNew(()=>
{
Thread.Sleep(1000);
SubWoker1();
});
}
cde.Wait();//相当于Task.WaitAll()
cde.Reset(8);
for(int i=0; i<8; i++)
{
Task.Factory.StartNew(()=>
{
Thread.Sleep(1000);
SubWoker2();
});
}
cde.Wait();//相当于Task.WaitAll()
static void SubWoker1()
{
//...
cde.Signal();//将当前的ThreadCount-1操作。
}
static void SubWoker2()
{
//...
cde.Signal();//将当前的ThreadCount-1操作。
}
CountdownEvent示例参考：CountdownEvent 微软官网文章。
2、原子操作类：Interlocked
Interlocked类则提供了4种方法进行原子级别的变量操作。Increment , Decrement , Exchange 和CompareExchange 。
a、使用Increment 和Decrement 可以保证对一个整数的加减为一个原子操作。
b、Exchange 方法自动交换指定变量的值。
c、CompareExchange 方法组合了两个操作：比较两个值以及根据比较的结果将第三个值存储在其中一个变量中。
d、比较和交换操作也是按原子操作执行的。Interlocked.CompareExchange(ref a, b, c); 原子操作，a参数和c参数比较， 相等b替换a，不相等不替换。
参考：Interlocked 微软官网文章。
2.4、监视锁
1、监视锁：Monitor
Monitor锁为操作的代码块添加互斥对象，如果A线程正在访问，对象没有到达临界区，则B线程不会访问。
参考：Monitor 微软官网文章。
2、监视锁：lock
lock锁可以视为monitor锁的语法糖，增加了自动释放机制和异常处理机制。
a、不推荐使用lock(this)的方式作为lock锁，因为你不确定别的地方是否重新实例了含有lock的对象。
b、不要lock一个字符串。
c、不要lock一个外部公开变量。
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