C# 理解lock

一. 為什麼要lock，lock了什嗎？

當我們使用線程的時候，效率最高的方式當然是非同步，即各個線程同時運行，其間不相互依賴和等待。但當不同的線程都需要訪問某個資源的時候，就需要同步機制了，也就是說當對同一個資源進行讀寫的時候，我們要使該資源在同一時刻只能被一個線程操作，以確保每個操作都是有效即時的，也即保證其操作的原子性。lock是C#中最常用的同步方式，格式為lock(objectA){codeB} 。

lock(objectA){codeB} 看似簡單，實際上有三個意思，這對於適當地使用它至關重要：
1. objectA被lock了嗎？沒有則由我來lock，否則一直等待，直至objectA被釋放。
2. lock以後在執行codeB的期間其他線程不能調用codeB，也不能使用objectA。
3. 執行完codeB之後釋放objectA，並且codeB可以被其他線程訪問。

二. lock(this)怎麼了？

我們看一個例子：

1. using System;
2. using System.Threading;
4. namespace Namespace1
5. {
6.     class C1
7.     {
8.         private bool deadlocked = true;
10.         //這個方法用到了lock，我們希望lock的代碼在同一時刻只能由一個線程訪問
11.         public void LockMe(object o)
12.         {
13.             lock (this)
14.             {
15.                 while(deadlocked)
16.                 {
17.                     deadlocked = (bool)o;
18.                     Console.WriteLine("Foo: I am locked :(");
19.                     Thread.Sleep(500);
20.                 }
21.             }
22.         }
24.         //所有線程都可以同時訪問的方法
25.         public void DoNotLockMe()
26.         {
27.             Console.WriteLine("I am not locked :)");
28.         }
29.     }
31.     class Program
32.     {
33.         static void Main(string[] args)
34.         {
35.             C1 c1 = new C1();
37.             //在t1線程中調用LockMe，並將deadlock設為true（將出現死結）
38.             Thread t1 = new Thread(c1.LockMe);
39.             t1.Start(true);
40.             Thread.Sleep(100);
42.             //在主線程中lock c1
43.             lock (c1)
44.             {
45.                 //調用沒有被lock的方法
46.                 c1.DoNotLockMe();
47.                 //調用被lock的方法，並試圖將deadlock解除
48.                 c1.LockMe(false);
49.             }
50.         }
51.     }

複製代碼

在t1線程中，LockMe調用了lock(this), 也就是Main函數中的c1，這時候在主線程中調用lock(c1)時，必須要等待t1中的lock塊執行完畢之後才能訪問c1，即所有c1相關的操作都無法完成，於是我們看到連c1.DoNotLockMe()都沒有執行。

把C1的代碼稍作改動：

1.     class C1
2.     {
3.         private bool deadlocked = true;
4.         private object locker = new object();
6.         //這個方法用到了lock，我們希望lock的代碼在同一時刻只能由一個線程訪問
7.         public void LockMe(object o)
8.         {
9.             lock (locker)
10.             {
11.                 while(deadlocked)
12.                 {
13.                     deadlocked = (bool)o;
14.                     Console.WriteLine("Foo: I am locked :(");
15.                     Thread.Sleep(500);
16.                 }
17.             }
18.         }
20.         //所有線程都可以同時訪問的方法
21.         public void DoNotLockMe()
22.         {
23.             Console.WriteLine("I am not locked :)");
24.         }
25.     }

複製代碼

這次我們使用一個私人成員作為鎖定變數(locker)，在LockMe中僅僅鎖定這個私人locker，而不是整個對象。這時候重新運行程式，可以看到雖然t1出現了死結，DoNotLockMe()仍然可以由主線程訪問；LockMe()依然不能訪問，原因是其中鎖定的locker還沒有被t1釋放。

關鍵點：
1. lock(this)的缺點就是在一個線程（例如本例的t1）通過執行該類的某個使用"lock(this)"的方法(例如本例的LockMe())鎖定某對象之後, 導致整個對象無法被其他線程(例如本例的主線程)訪問 - 因為很多人在其他線程(例如本例的主線程)中使用該類的時候會使用類似lock(c1)的代碼。
2. 鎖定的不僅僅是lock段裡的代碼，鎖本身也是安全執行緒的。
3. 我們應該使用不影響其他動作的私人對象作為locker。
4. 在使用lock的時候，被lock的對象(locker)一定要是參考型別的，如果是實值型別，將導致每次lock的時候都會將該對象裝箱為一個新的引用對象(事實上如果使用實值型別，C#編譯器(3.5.30729.1)在編譯時間就會給出一個錯誤)。