通过前面对Interlocked类的学习,相信大家对线程同步机制有了更深的理解,今天我们将继续需要另一种同步机制——锁lock。
lock是C#语言中的关键字,是线程同步机制的一种简单的互斥锁实现方式,它可以保证在同一时刻只有一个线程能够访问被锁定的代码块。其工作原理也很简单,就是通过lock创建一个互斥锁,当一个线程获取到此互斥锁则此线程可以进入被lock保护的代码块,同时其他线程将被阻塞无法进入此代码块,直至第一个线程释放此互斥锁,其他线程才可以获取此互斥锁并进入代码块。
lock的使用也非常简单,语法如下:
lock (obj)
{
//线程不安全的代码块
}
虽然lock使用起来简单方便,但是使用方式不正确也很容易产生各种奇奇怪怪的问题。
01、避免锁定this这种使用方式会导致两个问题:
1.不可控性:lock(this)锁定的范围是整个实例,这也就意味着其他线程可以通过该实例中的其他方法访问该锁,进而形成一个实例中多个使用lock(this)的方法之前相互影响。
2.外部可见性:this表示当前实例的引用,它是公共的,因此外部代码也可以访问,这也就意味着外部代码可以通过lock(实例)访问lock(this)锁,从而使同步机制失去控制。
下面我们直接看代码:
我们看看代码执行结果:
这里例子可以很好的说明lock(this)代理的问题,原本可以三个线程并发执行的三段代码,因为使用了同一个锁,导致三个线程只能顺序执行。其中Method1和Method2体现了同一实例内方法相互影响,Method3和Method1、Method2体现了因为相同实例导致实例内部方法和实例外部方法相互影响。
02、避免锁定公共对象这种使用方式会导致两个问题:
1.全局影响:公共对象,特别是 public static 对象,很大概率会被多个类,甚至多个模块引用,因此锁定公共对象很可能导致全局范围内的同步,大大增加了死锁、竞争条件的产生的风险。
2.不可预测性:因为公共对象对全局可访问,因此如果其他模块锁定此公共对象,则当出现问题时将难以排除调试问题。
看下面代码:
在看看执行结果:
可以发现因为锁定了同一个公共对象,导致两个不同线程的不同实例,还是产生互相争抢锁的问题。
03、避免锁定字符串在C#中,字符串因其不可变性和字符串池的原因,在整个程序中一个字符串一旦创建就不会更改,如果对其修改则产生新的字符串对象,而原字符串对象保持不变;同时如果创建两个相同内容的字符串,则它们共享同一个内存地址。
这就导致锁定字符串极其危险尤其危险,因为整个程序中任何给定字符串都只有一个实例,而在整个程序中只有锁定相同内容的字符串都会形成竞争条件。
我们看看执行结果:
可以发现虽然在两个类中分别使用了两个字符串“abc”,但对于整个程序来说它们都指向了同一个实例,因此共用了一把锁。
04、小心锁定非readonly对象这是因为如果锁对象为非只读对象,就可能发生某个lock代码块中修改锁对象,从而导致
锁对象变更,进而使得其他线程可以畅通无阻的进入该代码块。
如下示例:
再来看执行结果:
可以发现三个线程几乎同时进入,lock根本就没有起到锁的作用。
05、小心锁定静态对象对于是否需要锁定静态对象取决于你的需求。
1.如果要在静态方法中使用lock时,则锁定的对象也必须要是静态对象。
2.如果希望类的每个实例都有独立的锁对象,则锁定非静态对象。
3.如果希望类的所有实例共享同一个锁,则锁定静态对象。
代码示例如下:
这是因为静态字段是所有实例共享的,其内存地址在整个程序的生命周期内是唯一的,所有实例访问同一个内存地址,因此锁定静态对象时要特别小心。