一. 为什么要lock,lock了什么?
当我们使用线程的时候,效率最高的方式当然是异步,即各个线程同时运行,其间不相互依赖和等待。但当不同的线程都需要访问某个资源的时候,就需要同步机制了,也就是说当对同一个资源进行读写的时候,我们要使该资源在同一时刻只能被一个线程操作,以确保每个操作都是有效即时的,也即保证其操作的原子性。lock是C#中最常用的同步方式,格式为lock(objectA){codeB} 。
lock(objectA){codeB} 看似简单,实际上有三个意思,这对于适当地使用它至关重要:
1. objectA被lock了吗?没有则由我来lock,否则一直等待,直至objectA被释放。
2. lock以后在执行codeB的期间其他线程不能调用codeB,也不能使用objectA。
3. 执行完codeB之后释放objectA,并且codeB可以被其他线程访问。
二. lock(this)怎么了?
我们看一个例子:
class C1 { private bool deadlocked = true;//这个方法用到了lock,我们希望lock的代码在同一时刻只能由一个线程访问 public void LockMe(object o) { lock (locker) { while (deadlocked) { deadlocked = (bool)o; Console.WriteLine("Foo: I am locked :("); Thread.Sleep(500); } } } //所有线程都可以同时访问的方法 public void DoNotLockMe() { Console.WriteLine("I am not locked :)"); } }
class Program { static void Main(string[] args) { C1 c1 = new C1(); //在t1线程中调用LockMe,并将deadlock设为true(将出现死锁) Thread t1 = new Thread(c1.LockMe); t1.Start(true); Thread.Sleep(100); //在主线程中lock c1 lock (c1) { //调用没有被lock的方法 c1.DoNotLockMe(); //调用被lock的方法,并试图将deadlock解除 c1.LockMe(false); } } }
程序运行结果如上图所示。在t1线程中,LockMe调用了lock(this), 也就是Main函数中的c1,这时候在主线程中调用lock(c1)时,必须要等待t1中的lock块执行完毕之后才能访问c1,即所有c1相关的操作都无法完成,于是我们看到连c1.DoNotLockMe()都没有执行。
让我们把C1的代码稍作改动,mian()主函数里面的代码保持不变:
class C1 { private bool deadlocked = true; private object locker = new object(); //这个方法用到了lock,我们希望lock的代码在同一时刻只能由一个线程访问 public void LockMe(object o) { lock (locker) { while (deadlocked) { deadlocked = (bool)o; Console.WriteLine("Foo: I am locked :("); Thread.Sleep(500); } } } //所有线程都可以同时访问的方法 public void DoNotLockMe() { Console.WriteLine("I am not locked :)"); } }
程序运行结果如上图所示。这次我们使用一个私有成员作为锁定变量(locker),在LockMe中仅仅锁定这个私有locker,而不是整个对象。这时候重新运行程序,可以看到虽然t1出现了死锁,DoNotLockMe()仍然可以由主线程访问;LockMe()依然不能访问,原因是其中锁定的locker还没有被t1释放。
关键点:
1. lock(this)的缺点就是在一个线程(例如本例的t1)通过执行该类的某个使用"lock(this)"的方法(例如本例的LockMe())锁定某对象之后, 导致整个对象无法被其他线程(例如本例的主线程)访问 - 因为很多人在其他线程(例如本例的主线程)中使用该类的时候会使用类似lock(c1)的代码。
2. 锁定的不仅仅是lock段里的代码,锁本身也是线程安全的。
3. 我们应该使用不影响其他操作的私有对象作为locker。
4. 在使用lock的时候,被lock的对象(locker)一定要是引用类型的,如果是值类型,将导致每次lock的时候都会将该对象装箱为一个新的引用对象(事实上如果使用值类型,C#编译器(3.5.30729.1)在编译时就会给出一个错误)。
C#的值类型包括:结构体(数值类型,bool型,用户定义的结构体),枚举,可空类型。C#的引用类型包括:数组,用户定义的类、接口、委托,object,字符串。
因此,如果有以下定义:
class A
{
}
struct S
{
}
int i;
object o;
string str;
A a=new A();
S s=new S();
则有下面的语法正确或者错误说明,敬请注意。
lock(i){}//错误
lock(o){}//正确
lock(str){}//正确
lock(a){}//正确
lock(s){}//错误
Lock语句根本使用的就是Monitor.Enter和Monitor.Exit,也就是说lock(this)时执行Monitor.Enter(this),大括号结束时执行Monitor.Exit(this).他的意义在于什么呢,对于任何一个对象来说,他在内存中的第一部分放置的是所有方法的地址,第二部分放着一个索引,他指向CLR中的SyncBlock Cache区域中的一个SyncBlock.什么意思呢?就是说,当你执行Monitor.Enter(Object)时,如果object的索引值为负数,就从SyncBlock Cache中选区一个SyncBlock,将其地址放在object的索引中。这样就完成了以object为标志的锁定,其他的线程想再次进行Monitor.Enter(object)操作,将获得object为正数的索引,然后就等待。直到索引变为负数,即线程使用Monitor.Exit(object)将索引变为负数。
system.threading.monitor.enter(x); try { ... } finally { system.threading.monitor.exit(x); }
某些系统类提供专门用于锁定的成员。例如,Array 类型提供 SyncRoot。许多集合类型也提供 SyncRoot。而自定义类推荐用私有的只读静态对象,比如:
private static readonly object obj = new object();
为什么要设置成只读的呢?这时因为如果在lock代码段中改变obj的值,其它线程就畅通无阻了,因为互斥锁的对象变了,object.ReferenceEquals必然返回false。
其它参考连接:
http://www.jb51.net/article/57220.htm
http://www.2cto.com/kf/201110/108043.html
http://www.csharpwin.com/csharpspace/12362r6119.shtml